(TIỂU LUẬN) báo cáo cung cấp nhiệt đề tài thiết kế máy sấy lạnh nguyên liệu chuối với năng suất 50 kg 1 mẽ

Trong những năm 70 trở lại đây người ta ứng dụng kỹ thuật để tạo ra các sản phẩmkhô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm đa đạng thêm các mặt hàng sảnphẩm như: rau củ quả s

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

-

 -Báo cáo Cung Cấp Nhiệt

Đề tài: Thiết kế máy sấy lạnh nguyên liệu chuối với năng

2 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Lời nhận xét của giáo viên

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triền từ những năm 50 đến 60 của thế kỷ

XX ở các Viện và các trường Đại học trên thế giới chủ yếu để giải quyết những vấn đề bảo quản các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp

Trong những năm 70 trở lại đây người ta ứng dụng kỹ thuật để tạo ra các sản phẩmkhô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm đa đạng thêm các mặt hàng sảnphẩm như: rau củ quả sấy, cá khô, tôm khô, sữa, cà phê,… Nước ta nằm trong vùng nhiệtđới ẩm gió mùa, việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ sấy để sấy các loại nguyênvật liệu mang một ý nghĩa đặt biệt: Giảm trọng lượng, giảm chi phí chuyên chở, ngăn cản

sự sống xót của vi sinh vật trong thực phẩm, kết hợp các phương pháp sấy để tiết kiệmnăng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy để phù hợp với từng loại vật liệu, có thời gian bảoquản và chất lượng cao nhất

Trong nhiều loại trái cây, chuối là một trong những loại cây ăn quả quan trọng trênthế giới Tuy nhiên, chuối là cây ngắn ngày, thời gian thu hoạch nhanh (60-90 ngày) đãtạo ra áp lực tiêu thụ rất lớn đặc biệt vào đỉnh vụ, khối lượng sản phẩm lớn gây ứ đọng,

dễ bị hư hỏng bởi thời tiết nắng nóng, giá bán thấp gây thiệt hại nhiều cho nông dân

Do đó để giảm tổn thất quả chuối sau thu hoạch, một trong những biện pháp hiệu quảđược áp dụng là sấy khô để kéo dài thờ gian bảo quản, sau đó lựa chọn thời điểm và thịtrường thích hợp để tiêu thụ.Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy chuối phù hợpnhằm tạo ra sản phẩm sấy có chất lượng cao với giá thành chế tạo và chi phí sấy thấp làvấn đề có ý nghĩa thực tiễn rất lớn và cũng là nhu cầu cấp thiết để ổn định và phát triểncây chuối trong giai đoạn hiện nay

Trong đồ án này, chúng em chọn thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấy sảnphẩm là chuối chín Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mangtính chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên sẽkhông tránh khỏi sai xót Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tìnhcủa giảng viên TS.Nguyễn Hiếu Nghĩa để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này

TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 5 năm 2019

Người thiết kế

4 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Mục lục :

Lời nhận xét của giáo viên 3

LỜI NÓI ĐẦU 4

1.1 Nguyên liệu 8

1.1.1 Tình hình sản xuất chuối 8

1.1.2 Phân loại chuối và giá trị dinh dưỡng của chuối 10

1.1.3 Thành phần dinh dưỡng của chuối 12

1.2 Các thông số ban đầu 12

1.3 Giới thiệu máy sấy lạnh 13

1.3.1 Cấu tạo 13

CHƯƠNG 2 Cơ sở lý thuyết 14

2.1.1 Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh 15

2.1.2 Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh 15

2.1.3 Tủ sấy lạnh mini 15

2.1.4 Tủ sấy lạnh 16

2.2 Một số công thức cơ bản trong tính toán thiết bị sấy: 17

2.2.1 Quá trình sấy lý thuyết : 17

2.2.2 Tính toán thông số điểm nút của TNS 18

2.2.3 Thời gian sấy τ 20

2.2.4 Tính toán nhiệt quá trình 21

CHƯƠNG 3 Thông số của tác nhân sấy và nguyên liệu sấy 23

3.1 Không khí ban đầu: 23

3.2 Không khí sau khi được đốt nóng : 23

3.2.1 Bảng thông số điểm nút lý thuyết 24

3.3 Tốc độ sấy và thời gian sấy 24

3.3.1 Tốc độ sấy 24

3.3.2 Thời gian đốt nóng vật liệu : 25

3.3.3 Thời gian sấy giai đoạn đẳng tốc τ 1 26

3.3.4 Thời gian sấy giai đoạn giảm tốc τ 2 26

3.4 Tính cân bằng vật chất: 27

3.5 Tính cân bằng năng lượng cho quá trình sấy lý thuyết 27

3.6 Tính toán thiết bị 28

3.6.1 Diện tích buồng sấy 28

3.6.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d 29

3.6.3 Tính toán tổn thất nhiệt ∆ 30

3.6.4 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qm 33

3.6.5 Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy qvc 33

3.6.6 Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q1 34

3.7 Quá trình sấy thực 35

3.7.1 Tính toán quá trình sấy thực tế 36

3.7.2 Tính toán nhiệt quá trình sấy thực tế 38

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM NHIỆT 40

4.1 Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt (Cơ sở lý thuyết ) 40

4.1.1 Môi chất và cặp môi chất 40

4.1.2 Máy nén lạnh 40

4.1.3 Các thiết bị trao đổi nhiệt 40

4.1.4 Thiết bị phụ của bơm nhiệt 40

4.1.5 Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt 41

4.2 Chọn môi chất nạp 41

4.2.1 Nhiệt độ ngưng tụ 42

4.2.2 Nhiệt độ bay hơi 42

4.2.3 Nhiệt độ hơi hút 42

4.3 Tính toán chu trình bơm nhiệt máy lạnh 43

4.3.1 Chọn chu trình 43

6 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

4.3.2 Sơ đồ, nguyên lý làm việc 43

4.3.3 Xây dựng đồ thị và lập bảng xác định các giá trị tại các điểm nút 44

4.3.4 Hệ số nhiệt của bơm nhiệt: 48

4.3.5 Chọn máy nén 51

4.3.6 Dàn ngưng (Thiết bị gia nhiệt không khí) 53

4.3.7 Dàn bay hơi (Thiết bị làm lạnh không khí) 54

4.4 Chọn Đường ống dẫn môi chất 55

4.4.1 Đường ống đẩy 55

4.4.2 Đường ống hút 56

4.5 TÍNH TOÁN TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT 56

4.5.1 Tính toán đường ống dẫn tác nhân sấy 56

4.5.2 Tính toán trở lực của hệ thống 58

4.5.3 Chọn quạt 60

CHƯƠNG 5 Tính thời gian hoàn vốn và bản vẽ thiết kế 62

5.1 Thời gian hoàn vốn 62

5.2 Bản vẽ và bản vẽ chi tiết 65

KẾT LUẬN 71

Tài liệu tham khảo 72

Braxin và Trung Quốc chiếm một nửa của thế giới Điều này càng ngày càng tăng lên cho thấy sự tập trung hóa về phân phối chuối trên toàn thế giới 2

Bảng 1.1 Sản lượng chuối của Brazil, India, China và Thế Giới năm 2004 (Đơn vị:

từ 3.000 ha đến gần 8.000 ha) Trong khi đó các tỉnh miền Bắc có diện tích trồng chuốilớn nhất như Hải Phòng, Nam Định, Phú Thọ…chưa đạt đến 3.000 ha

8 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Bảng 1.2 Diện tích trồng chuối theo vùng qua các năm (Đơn vị: ha)[3]

Bảng 1.3 Sản lượng chuối theo vùng qua các năm (Đơn vị: tấn)[3]

Trong năm 2017 vừa qua, ở Đông Nam Bộ tại những địa phương có diện tích trồngchuối lớn như Tây Ninh, Đồng Nai người trồng chuối lỗ nặng, giá chuối mua tại vườn

đã hạ xuống từ 2000 đến 3000 đồng/kg, thậm chí có nơi chỉ còn 500 đồng/kg6 Nguyênnhân là do đây là nơi tập trung trồng chuối nhiều, có sản lượng lớn nhưng sức mua rấtthấp Thương lái đến mua với giá rẻ nhưng chỉ mua chuối đẹp, quả đều Hợp đồng bánchuối với doanh nghiệp bị trì trệ Chuối mau chín, nhiều gia đình để chuối chin rụngngoài vườn mà không thu hoạch nên gây ứ đọng Một số chủ vườn buộc phải để chuốichín tại vườn rồi bỏ cho gia súc, gia cầm ăn gây lãng phí Từ đó biện pháp được đề ra để

xử lý lượng chuối tồn đọng sau thu hoạch là sấy bảo quản

1.1.2 Phân loại chuối và giá trị dinh dưỡng của chuối

Chuối là loại cây nhiệt đới được trồng ở ít nhất 107 quốc gia 3 … Việt Nam cũng là nước nhiệt đới và là một trong những xứ sở của chuối Trải dài khắp đất nước, từ đồng bằng đến miền núi bất kì mùa nào cũng có mùa chuối Cây chuối ở Việt Nam được xem

là rau, quả và là lương thực thực phẩm không thể thiếu cho người và vật nuôi.

Bảng1.4 Phân loại theo tên gọi thông thường [3]

Dùng chế biến rất nhiều món như chè chuối, chuối chiên, chuối nướng, chuối luộc… Cây Chuối sứ còn được người nông dân Việt Nam dùng chế

được dùng để gói bánh Ăn chuối sứ điều đặn mỗi ngày rất giúp ích cho

cơ bắp

Quả nhỏ và mập, khi chín vỏ vàng, thịt thơm và hơi nhão Chuối Cau

Châu Âu, đặc biệt là nước Pháp.

10 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Dùng làm chuối sấy và bán rất nhiều

ở thị trường Việt Nam, ngoài ra

được các doanh nghiệp trong và ngoài nước mua để chế biến thức ăn gia súc.

Trái rất dài và cong, khi chín màu xanh, chuối già được xuất khẩu rất

Pháp, chuối già rất nhiều chất dinh hương

dưỡng, nó còn là một thực phẩm trái cây không thể thiếu của các vận động viên thể hình.

Còn gọi là chuối chát thường được dân gian dùng chữa bệnh sỏi thận bằng cách dùng hạt nấu nước uống

có tác dụng chữa một số bệnh khác như cảm sốt, táo bón, hắc lào.

Có đặc trưng là không thể ăn sống

mà phải luộc chín Khi thưởng thức,

ngọt thanh.

Quả nhỏ và mập, khi chín vỏ đỏ Chuối cau lửa

cam, thịt thơm và hơi nhão.

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Chuối táo quạ

Chuối táo quạ ra trái trực tiếp chứ không ra bắp như chuối thường, trái

to trung bình bằng cổ tay.

Giá trị dinh dưỡng: Chuối là một nguồn dinh dưỡng rất giàu chất sơ, kali, vitamin B6,

vitamin C, chất chống oxi hóa và các dưỡng chất thực vật

1.1.3 Thành phần dinh dưỡng của chuối

Thông tin tổng quan

Lượng

Calo Nước

Chất béo chuyển hóa

Đối với sức khỏe, chuối là 1 loại trái cây rất tốt với sức khỏe Giúp tăng cường sức khỏe

tim mạch và sức khỏe hệ tiêu hóa

1.2 Các thông số ban đầu

Tính chất vật lý của chuối 5 :

Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3

Nhiệt dung riêng: cvl = 1,0269 kJ/(kg.K)

Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,52 W/(m.K)

Độ dày chọn: δ = 2 mm

Độ ẩm vật liệu sấy:

o Độ ẩm của chuối trước khi sấy: M1 = 75 – 80 %

o Độ ẩm của chuối sau khi sấy: M2 = 18-20 % Nhiệt dung riêng của nước: cn

Không khí mang hơi ẩm lớn từ buồng sấy được đưa qua dàn lạnh, tại đây, nhiệt độ củakhông khí đuôc môi chất trong dàn lạnh hấp thụ, hơi nước được ngưng tụ thành giọt nướcchảy ra ngoài, qua cục lạnh là không khí khô có nhiệt độ thấp Chúng tiếp tục được đưaqua dàn nóng, tại đây không khí được sấy nóng và được đưa trở lại buồng sấy để sấy khôsản phẩm

Nguyên lý bơm nhiệt: môi chất từ cục lạnh hấp thụ nhiệt được đưa tới máy nén để nénđến áp suất cao, lúc này môi chất có nhiệt độ cao và được đưa qua dàn nóng Không khíkhô từ dàn lạnh được đưa qua dàn nóng được hấp thụ nhiêt đi vào buồng sấy, lúc này,

13 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

môi chất đã giảm nhiệt độ và được đưa tới van tiết lưu, qua van tiết lưu môi chất có ápsuất thấp đồng thời hạ nhiệt độ tới điểm đọng sương của hơi

CHƯƠNG 2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Sấy lạnh

Khái niệm: “Sấy lạnh là phương pháp sấy bằng tác nhân là không khí rất khô ở nhiệt độthấp hơn nhiệt độ sấy thông thường Dải nhiệt độ sấy từ 35-65 độ C, độ ẩm không khí sấyvào khoảng 10-30%”

Máy sấy lạnh được cấu thành bởi một máy bơm nhiệt được đặt trong một tủ sấy hoặc mộthầm sấy tùy theo quy mô Máy bơm nhiệt có một đầu nóng và đầu lạnh, đầu nóng sẽ cungcấp nhiệt lượng cho tác nhân sấy, còn đầu lạnh dùng để tách ẩm cho không khí sấy Do

đó, một số nơi, còn gọi máy sấy lạnh là máy sấy bơm nhiệt

Có thể hiểu nôm na, “Máy sấy lạnh là loại máy sấy hoạt động ở dải nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường, vật sấy sẽ khô mau hơn do không khí sấy trong tủ được tách

ẩm và rất khô“

Hình 2 : Cấu tạo mấy sấy lạnh

2.1.1 Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh

+ Tốc độ sấy nhanh hơn do không khí sấy đưa vào buồng sấy là rất khô Nếu sấy nhiệt gió hết 10h, thì với sấy lạnh, thời gian sấy giảm xuống còn 6-8h

+ Chất lượng vật sấy tốt hơn do được sấy ở nhiệt độ thấp hơn thông thường, không khísấy khô nên vật sấy không bị hầm, hấp, giữ được màu sắc đẹp hơn so với sấy nhiệt gió.Sấy nhiệt gió, độ ẩm không khí sấy thường rất cao và nóng nên nếu thoát ẩm không tốt,

có thể gây ra một trạng thái tương tự như lò hơi, ẩm độ cao khiến cho vật sấy mất màu,mất chất, mất vị

+ Tiết kiệm năng lượng: Phương pháp sấy nhiệt gió mất 1kW điện mới tách được 1,2kg nước, còn phương pháp sấy lạnh 1kW điện có thể tách được 3kg nước

2.1.2 Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh

+ Thiết bị đắt tiền

+ Máy phải nhập khẩu nên thời gian chờ đợi lâu Một số thiết bị sấy lạnh

2.1.3 Tủ sấy lạnh mini

15 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

+ Công suất: 20kg sản phẩm tươi trong 1 mẻ

+ Điện tiêu thụ 500W Điện gia đình

+ 6 khay sấy, diện tích sấy khoảng 1m vuông

2.1.4 Tủ sấy lạnh : dải nhiệt độ 55-65 độ C

+ Công suất: 100kg sản phẩm tươi /mẻ

+ Điện tiêu thụ: 1.2kW (+ 1kW cho chế độ sấy nhanh) Điện gia đình

+ 16 khay sấy, diện tích sấy 7 m vuông

Máy sấy lạnh có công suất lớn

2.2 Một số công thức cơ bản trong tính toán thiết bị sấy:

2.2.1 Quá trình sấy lý thuyết :

_Điểm 0: Trạng thái không khí ngoài trời

_Điểm 1: Trạng thái không khí qua một phần dàn lạnh

_Điểm 2 : Trạng thái không khí sau dàn lạnh

17 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

_ Điểm 3 :Trạng thái không khí vào buồng sấy : _Điểm 4 : Trạng thái không khí vào dàn lạnh :

Hình 2.1 : Đồ thị T-d của quá trình sấy lý thuyết

2.2.2 Tính toán thông số điểm nút của TNS

* Không khí ngoài trời ( điểm 0)

Nhiệt độ t0 = 32 C (Nhiệt độ trung bình hằng năm của TP Hồ Chí Minh)

Độ ẩm tương đối φ0 = 80%

Phân áp suất bão hòa của hơi nước:

Độ chứa hơi:

kga/kgkkkEntanpy:

Từ các thông số nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời, tra đồ thị I-d, ta xác địnhđươc nhiệt độ đọng sương ts = 25 C ( Từ điểm O ( 32 C, = 80%), ta dóng đường

d = const cắt đường cong = 100%, ta xác định được ts )

* Trạng thái không khí sau dàn lạnh (điểm 2)

Chọn trạng thái vào của không khí sau dàn lạnh có: t2 = 16 C, φ

2 = 100%

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Độ ẩm: φ

1=100 %Dung ẩm: d1 = d4 = 0,0334 Kga/Kgkkk

Phân áp suất bão hòa:

τ 0 - Gian đoạn đốt nóng vật liệu (h)

τ 1 - Gian đoạn sấy đẳng tốc (h)

τ 2 - Gian đoạn sấy giảm tốc (h)

Do thời gian đốt nóng vật liệu τ 0 không đáng kể nên có thể bỏ qua và thời gian sấyđược tính bằng tổng thời gian sấy đẳng tốc và giảm tốc.

Tính tốc độ sấy và thời gian sấy theo phương pháp Loukov

+ Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α q được tính theo các công thức thực nghiệm theo độ lớn của vận tốc khí đi qua vật liệu sấy:

Trường hợp vận tốc tác nhân v ≤ 2 m/s, α qq được tính theo:

+ Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu: J m = J q qr

+ Hệ số sấy tương đương: χ = 1,8

M

q k 1

t m =45° qC

21 | P a g e

+ Thời gian sấy đẳng tốc:

+ Thời gian sấy giảm tốc:

2.2.4 Tính toán nhiệt quá trình

Tính lượng ẩm cần bốc hơi từ nguyên liệu sấy:

Trong đó: G1: khối lượng vật liệu đưa vào sấy, kg/mẻ G2:

khối lượng sản phẩm sau khi sấy, kg/mẻ

WT: lượng ẩm bốc hơi trong buồng sấy từ quá trình sấy, kg/mẻ

Tính lượng không khí cần thiết dùng làm tác nhân sấy cho 1kg ẩm bốc hơi 1 :

Trong đó: d4 – độ chứa hơi của không khí sau khi sấy (kg/kgkkk)

d3 – độ chứa hơi ban đầu của không khí trước khi đưa vào calorifer(kg/kgkkk)

Khối lượng sản phẩm trong một mẻ là 50kg/mẻ:

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

CHƯƠNG 3 Thông số của tác nhân sấy và nguyên liệu sấy

3.1 Không khí ban đầu: [1]

Nhiệt độ t0 = 32 C (Nhiệt độ trung bình hằng năm của TP Hồ Chí Minh)

Độ ẩm tương đối φ0 = 80%

Phân áp suất bão hòa của hơi nước:

Độ chứa hơi:

kga/kgkkkEntanpy:

3.2 Không khí sau khi được đốt nóng :

Nhiệt độ: t3 = 40 C

Phân áp suất bão hòa

Entanpy:

Độ ẩm tương đố:

3.2.1 Bảng thông số điểm nút lý thuyết

Bảng 3.1 Thông số điểm nút của không khí trong quá trình sấy

Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3

Nhiệt dung riêng: cvl = 1,0269 kJ/(kg.K)0

Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,52 W/(m.K)

Độ dày chọn: δ = 5 mm

Độ ẩm vật liệu sấy:

24 | P a g e

Độ ẩm của chuối trước khi sấy: M1 = 75 – 80 %

Độ ẩm của chuối sau khi sấy: M2 = 18-20 %

Nhiệt dung riêng của nước: cn = 4,186

kJ/kg.K Tốc độ gió chọn v = 2-3 m/s

3.3 Tốc độ sấy và thời gian sấy [1]

3.3.1 Tốc độ sấy

Với v = 2 – 3 m/s, ta có:

Nhiệt độ tác nhân sấy khu vực tiếp xúc với VLS: tm=

Nhiệt độ bề mặt VLS: θ b =t ư = ¿ 26°C ( Tra đồ thị I-d với t0 = 32°C, = 80% )

= 100.0,98 =50,15 %

δ q qρ vls 0,002.977 h

3.3.2 Thời gian đốt nóng vật liệu :

Xác định thông số nhiệt độ theo quan hệ:

Trong đó: - , nhiệt độ TNS tính theo nhiệt độ trung bình trong buồng sấy

: nhiệt độ VLS đưa vào TBS,

25 | P a g e

40°C

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Từ đồ thị quan hệ Q/Qn = f(θ, Bi) ( phụ lục) ta xác định chuẩn số Fourier: Fo = 7

Thời gian đốt nóng vật liệu:

3.3.4 Thời gian sấy giai đoạn giảm tốc τ 2

Thời gian sấy giảm tốc:

Lượng ẩm bay hơi trong một mẻ sấy là: 200 – 50 =150 (Kg/mẻ )

Lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ là: W q h =W

τ q T = 10,163150

=14,75 kg

h 3.5 Tính cân bằng năng lượng cho quá trình sấy lý thuyết

Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm từ vật liệu là:

27 | P a g e

l0= 1 = 1 =45,45 (Kgkk/ Kgẩm )

d4−d3 0,0334−0,0114Lượng không khí tuần hoàn trong cả quá trình sấy:

45,45 150

= 6817,5 (Kgkk/ h )Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1kg ẩm

Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ:

Qlt = L0.q0 = 6817,5 24,619 = 167840,0325 kJ

Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy: Q0 lt = kW

Nhiệt lượng riêng làm ngưng tụ ẩm:

qnta lt = I4 – I1 = 126,153 – 11,414 = 114,739 J/kga

Nhiệt lượng làm ngưng tụ ẩm: Qnta = L0.qnta = 6817,5 114,739 = 782233,1325 kW

Lượng nhiệt cần thiết để tách 1kg nước: qdllt = I4 – I2 = 126,153 – 44,913 = 81,24 kJ/kgLượng nhiệt dàn lạnh thu được cho cả quá trình sấy:

Qdllt = L0.qdllt = 6817,5 81,24 = 553853,7 kJ

3.6 Tính toán thiết bị

3.6.1 Diện tích buồng sấy

Với năng suất nhập vào 200kg, ta có:

28 | P a g e

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Thể tích hữu dụng:

Kv: là hệ số điền đầy Kv = ( 0,4 0,5 ), chọn Kv = 0,5

Thể tích toàn bộ buồng sấy: V = Vh + Δ V, m3

Trong đó: Δ V - Thể tích của các khảng trống của kênh gió và các không gian đặt quạt và

các thiết bị sấy, m3 Theo kinh nghiệm ta chọn Δ V= (30 ¿ 40%)V Ta chọn Δ V = 0,4.Vh

= 0,4.0,82 = 0,328 m3

Vậy thể tích buồng sấy là: V = 0,4 + 0,328 = 0,728 m3

Với V đã tính toán được, ta chọn các kích thước của buồng sấy: Dài ¿ Rộng ¿ Cao là:

L ¿ B ¿ H = 2,5 ¿ 2 ¿ 1,2 (m3)

3.6.2 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d

Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế

Hình 3.1 Cân bằng nhiệt của quá trình sấy thực tếPhương trình cân b[ằng nhiệt cho thiết bị sấy:

Q + Qbs + WCntm1 + G2Cmtm1 + LI1 + Gvc.Cvctm1 = G2Cmtm2 + Q5 + LI3’ + Gvc.Cvc.tm2

Q + Qbs = L(I3’ – I1) + G2Cm(tm2 – tm1) + Q5 – WCn.tm1 + Gvc.Cvc.(tm2 – tm1)

Q + Qbs = Q2 + Qm + Q5 + Q1 + Qvc (*)

Trong đó :

Q - Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy

Qbs - Nhiệt lượng bổ sung

Do không dùng thiết bị gia nhiệt cho không khí sau dàn nóng nên Qbs = 0

Q1 = - WCmtm1 - Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào

G2Cm.(tm2 – tm1) = Qm - Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra

Q5 - Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che

Gvc.Cvc.(tm2 – tm1) = Qvc - Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển

Q2 = L(I4’ – I2) - Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy

Chia 2 vế (*) cho W và bỏ qua Qbs

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

 Suy ra l(I4’ – I3) = hay I4’ = I3 + /l

∆= nhiệt lượng bổ sung – nhiệt lượng tổn thất chung

3.6.3 Tính toán tổn thất nhiệt ∆

a) Tính nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che ra môi trường

Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: tf = t0 = 320C

Nhiệt độ bên trong buồng sấy: tf2 = 400C

Buồng sấy có tường làm bằng thép có chiều dày δ=

3 mm Tra bảng phụ lục, ta

có hệ số dẫn nhiệt = 46 W/mK

Nhiệt tổn thất ra môi trường được tính theo công thức Q5 = K.F t , (W)

Trong đó: F - Diện tích xung quanh của buồng sấy, m2

Buồng sấy là hình hộp có các thông số: L ¿ B ¿ H = 2,5 ¿ 2 ¿ 1,2 = 6 (m 3 ) Ta tính tổng

diện tích xung quanh của buồng sấy:

Với: 1, 2 - hệ số toả nhiệt từ tác nhân sấy

đến vách trong buồng sấy và hệ số toả nhiệt từ vách ngoài tới không khí bên ngoài , W/

m2K

Để xác định 1 , 2 ta dùng phương pháp lặp

Giả thiết tw1 = 39,50C (nhiệt độ vách trong của tường ), ta có phương trình cân

λ

bằng nhiệt: q = 1(tf1 -tw1) = δ

(tw1-tw2) = 2(tw2 - tf2)Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy đã chọn ω = 2m/s (tốc độ không khí ω < 5 m/s)

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Nu λ 140,197 0,0272

= 3,2 W/ m2 qK

Hệ số toả nhiệt 2 = l = 1,2Suy ra : q’ = 2(tw2 - tf2) = 3,2.(39,5 - 32) = 24 W/m2

Nhiệt độ vật liệu sấy vào: tm1 = t0 = 32 0C

Nhiệt độ vật liệu sấy ra: tm2 = tf1 = 40 0C

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Cung cấp nhiệt

Vậy nhiệt tổn thất do vật liệu sấy mang đi:

Q m= 50.1,0269.(40 – 32) = 410,76 kJ

thất nhiệt để làm nóng khay sấy qvc [1]

Khay sấy được làm bằng nhôm có bề dày δ=

3,5 mm Theo phụ lục V/271/[2] ta cóthông số của nhôm là: CAl = 0,86 kJ/kg; ρ

Al = 2700 kg/m3 Với diện tích đã tính toán F =

L ¿ B = 2,5.2 = 5 m2 Chọn số khay sấy là n = 4 khay.

Vậy tổng diện tích khay sấy là:

∆ < 0, không có cấp nhiệt bổ sung Điểm 4’ trong quá trình sấy thực sẽ nằm lệch bên

trái điểm 4

Đồ thị I-d trong trường hợp sấy thực được biểu thị như sau:

3.7 Quá trình sấy thực

35 | P a g e