Điều khiển nhiệt độ thiết bị sấy nông sản

b.Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ

Lời nói đầu

Trong công nghiệp và đời sống, kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng Trong quá trình công nghệ của rất nhiều sản phẩm đều có giai đoạn sấy khô để bảo quản sản phẩm dài ngày.Đó là các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu, … Đặc biệt là các sản phẩm trong ngành dược liệu như thuốc viên thì yêu cầu sấy có điều khiển nhiệt độ vô cùng chính xác Nếu không thì sản phẩm sẽ bị biến tính hóa học không kiểm soát được gây nguy hại cho sức khỏe và tính mạng cho con người, thiệt hại về kinh tế cho người lao động

Từ đó nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, xuất hiện nhiều phương pháp và thiết

bị sấy Đề tài này tìm hiểu về thiết bị sấy bằng phương pháp điện trở với vật liệu sấy dạng hạt phổ biến, tác nhân sấy là không khí nóng Mạch điện cung cấp, mạch điều khiển chính xác nhiệt độ sấy

Độ ẩm của vật có thể biểu thị qua : độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần và độ chứa

ẩm, nồng độ ẩm

Ví dụ vật ẩm : các sản phẩm nông, lâm, hải sản như ngô, sắn, cà rốt, cà phê, giấy,

gỗ, thuốc, cá hộp,và trong sản xuất dược phẩm như là sấy thuốc viên v.v…

2 - Các thông số đặc trưng của vật ẩm

a.Độ ẩm tuyệt đối

Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng vật

khô tuyệt đối độ ẩm tuyệt đối ký hiệu ωΟ Ta có :

Ο

n K

- GK : khối lượng vật khô tuyệt đối (kg).

Trong đó : G : khối lượng vật ẩm : G = Gn + GK (kg)

Độ ẩm toàn phần có giá trị từ 0 đến 100 % Vật có độ ẩm 0 % là vật khô tuyệt đối và 100% là vật toàn nước Như vậy là độ ẩm toàn phần luôn nhỏ hơn 100%

c.Độ chứa ẩm

Độ chứa ẩm là tỷ số giữa lượng chứa ẩm trong vật với khối lượng vật khô tuyệt đối Độ chứa ẩm ký hiệu là u Ta có :

n K

e.Độ ẩm cân bằng

Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh vật đó Độ ẩm cân bằng ký hiệu là ωcb, ωocb,u … Trong kỹ thuật sấy cb

độ ẩm cân bằng có ý nghĩa lớn, nó xác định độ ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong từng môi trường khác nhau Nếu độ ẩm của vật ω1 lớn hơn độ ẩm cân bằng

tương ứng với trạng thái không khí (t1, ϕ1) thì vật ẩm sẽ thoát ẩm đến khi đạt tới trị

số cân bằng ωcb1 Ngược lại nếu như ω 1<ω cb1thì vật sẽ hấp thu ẩm để cho độ ẩm của nó đạt được tới trị số cân bằng Vì vậy khi cần bảo quản một sản phẩm có độ

ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng ứng với môi trường không khí trong phòng ta không thể để sản phẩm trong điều kiện trong phòng mà cần cho trong bao gói hoặc nhà kho mà độ ẩm tương đối không khí nhỏ hơn độ ẩm không khí ngoài

II – Phân loại vật ẩm

1 – Vật xốp mao dẫn

Là những vật mà trong đó ẩm liên kết với vật liệu bằng mối liên kết mao dẫn Chúng có khả năng hút mọi chất lỏng dính ướt không phụ thuộc vào thành phần chất lỏng

Ví dụ : Các vật liệu xây dựng, than củi, gỗ ,cát, thạch anh v.v…

Là những vật thể mà trong đó tồn tại ẩm liên kết có trong cả vật keo

và vật xốp mao dẫn

Ví dụ : gỗ, than bùn các loại hạt, rau…

Và vật liệu chúng ta thiết kế hệ thống sấy sẽ là vật liệu dạng hạt loại này

III – Nguyên nhân vật ẩm

- Là do hấp thụ hơi nước trong môi trường

- Vật bị ướt do yêu cầu công nghệ như thuốc viên trước là dạng bột sau

đó trộn với nước để làm thành dạng viên sau đó cho bay hơi nước (đông dược)

IV – Các đặc trưng của không khí ẩm

1-Nhiệt dung riêng của vật ẩm

Nhiệt dung riêng của vật ẩm được xác định từ nhiệt dung riêng của vật khô tuyệt

đối và của ẩm chứa trong vật Tức là :

n K

Trong đó : - CK, Cn :Nhiệt dung riêng của vật khô và nước

- GK, Gn :Khối lượng vật khô và khối lượng nước

2 – Hệ số dẫn nhiệt của vật ẩm

Quá trình truyền nhiệt trong vật ẩm khác với vật khô ở chỗ là trong vật ẩm có

ẩm Sự có mặt của ẩm làm cho thay đổi hệ số dẫn nhiệt của hang xốp, mặt khác quá trình truyền ẩm trong vật cuãng ảnh hưởng tới quá trình truyền nhiệt

n bx u

Κ + + ΚΚ + +

λ = λ λ λ λ λ [W / m.K] Trong đó : - λ Hệ số dẫn nhiệt của vật khô tuyệt đối

- λ λn , ΚΚHệ số dẫn nhiệt tương đương do truyền nhiệt

đối lưu của ẩm và không khí

- λbxHệ số dẫn nhiệt tương đương xét đến ảnh hưởng

của trao đổi nhiệt bức xạ giữa bề mặt hang xốp

- λuHệ số dẫn nhiệt tương đương xét đến quá trình truyền ẩm trong vật

CHƯƠNG II

TÁC NHÂN SẤY

Tác nhân sấy là các chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy

Trong quá trình sấy thì buồng sấy luôn luôn được bổ xung lượng ẩm thoát ra từ vật liệu sấy Nếu như lượng ẩm này không được mang đi thì đến một lúc nào đó sẽ đạt đến sự cân bằng ẩm giữa môi trường trong buồng sấy và vật ẩm, lúc này quá trình sấy sẽ bị ngưng lại Do đó cần có tác nhân sấy làm nhiệm vụ chuyên chở

lượng hơi ẩm trong buồng bằng cách lúc nó thoát ra khỏi buồng sấy thì nó mang theo cả lượng ẩm trong buồng sấy.

Ta phân loại tác nhân sấy theo trạng thái vật lý

Dạng khí : Không khí, khói, hơi quá nhiệt…

Dạng lỏng : dầu, muối nóng chảy…

Trong phạm vi đồ án này chúng ta chỉ xét tới tác nhân sấy không khí ẩm

- Không khí khô và hơi nước cũng phân bố đều trong toàn bộ thể tích tức là:

- Áp suất của không khí ẩm bằng tổng phân áp suất của không khí khô

và phân áp suất của hơi nước

K + h

P = P P

2 – Các thông số đặc trưng của không khí ẩm.

a.Độ ẩm tuyệt đối

Độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm là lượng hơi nước (tính bằng g) chứa trong 1m3

không khí ẩm Tức là :

h 1000

G = V

ρ [g/m3]

b.Độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là tỷ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ độ ẩm tương đối đo bằng % và ký hiệu là ϕ Ta có :

h hmax

.100

G = G

c.Độ chứa ẩm

Độ chứa ẩm của không khí là khối lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô Tức là :

h K

.1000

G

d =

G [g/kg KKKhô].

d.Nhiệt dung riêng của không khí ẩm

Ta coi không khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng cho nên ta có thể xác định nhiệt dung riêng của không khí ẩm theo công thức nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí lý tưởng Tức là :

C 0,001.d.CC=

1+0,001.d

+

[kJ/kgK]

Trong đó ta có CK nhiệt dung riêng của không khí khô CK≈ 1 kJ/kgK

Ch Nhiệt dung riêng của hơi nước Ch≈ 1,97 kJ/kgK

e.Thể tích riêng và khối lượng riêng của không khí ẩm

Thể tích riêng của không khí ẩm là v :

hs

287.T ).( )

v(P - P 1 0,001.d

287.Tv

f.Entanpi của không khí ẩm

Entanpi của không khí ẩm được ký hiệu là I(J) Trong nhiệt động Entanpi được định nghĩa bằng biểu thức sau:

I = U + P.V

Trong đó : - U nội năng của môi chất

- P áp suất của môi chất

- V thể tích của môi chất

Entanpi là trạng thái vi phân của nó

di = di + d(pv) là vi phân toàn phần Entanpi có cả trong hệ hở và hệ kín

Entanpi của khí thực cũng giống như nội năng là hàm phụ thuộc vào hai trong số

ba trạng thái cơ bản P, V, T

Entanpi của không khí ẩm bằng tổng entanpi của không khí khô và của hơi nước, tức là:

I = ik + 0,001.d.ih [KJ/kg kk khô]

Trong đó ik : Entanpi của không khí khô ik = Ck.t [KJ/kgK]

ih : Entanpi của hơi nước xác định bởi công thức sau:

ih = r + Ch.t [KJ/kgK]

Ck : Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí CK ≈1 [kJ/kgK].

Ch : Nhiệt dung riêng đẳng áp của hơi nước Ch ≈1,97 [kJ/kgK].

Nhiệt ẩm hóa hơi của nước lấy trị số trung bình r = 2493 [kJ/kg]

Đồ thị I - d được thành lập với hai trục tọa độ I và d hợp với nhau một góc 135o Mục đích xây dựng các trục nghiêng một góc 135o là nhằm làm giãn khoảng cách giữa các đường cong tham số để thuận lợi cho việc tra cứu.

Tuy vậy trục d người ta vẽ vuông góc với trục I Như vậy khi xác định Entanpi của không khí ẩm chúng ta phải kẻ qua điểm cần xác định I=const là đường thẳng hợp với trục tung góc 135o

Đồ thị I - d thành lập với áp suất khí quyển 745mmHg

Trong trường hợp không khí ẩm có áp suất khác với áp suất khí quyển chúng ta phải thiết lập riêng đồ thị cho áp suất cần dụng Ứng dụng cho thiết kế máy sấy thăng hoa v.v…

Trên đồ thị I-d Entanpi được tính bằng (Kcalo/kg KKhô) hay là (KJ/kg KKhô), còn

độ chứa ẩm d được tính bằng mmHg

Xây dựng đường cong Ph=f(d)

Đường cong Ph=f(d) được xây dựng trên phương trình

Xây dựng họ đường t=const

Khi t= const thì vế phải cũng là hằng số Vậy đường biểu diễn quan hệ

I=d(f)t=const là các đường thẳng có độ dốc dương Khi t càng lớn thì độ dốc càng lớn

Vì vậy chùm đường thẳng I=d(f)t=const là phân kỳ

Trong vòng bão hòa :

I=t+0,001.dmax.(2493+1,97)+0,00418.t

Trong vòng bão hòa thì đường đẳng nhiệt vẫn là đường thẳng nhưng mà độ dốc nhỏ hơn, vì vậy nó sẽ gãy khúc vì giảm độ dốc

Xây dựng đường ϕ= const

Các đường cong ϕ= const được xây dựng từng điểm một nhờ đường cong

Ph=f(d) và đường thẳng t=const

Đường ϕ= 100% chia đồ thị thành hai phần, phần trên là không khí ẩm chưa bão hòa, phần dưới là không khí ẩm quá bão hòa.

Trạng thái của không khí ẩm được xác định khi biết được hai trong các thông

số I,d, ϕ,t Khi đã xác định được trạng thái của không khí ẩm trên đồ thị I-d ta có thể xác định được các thông số còn lại

Giả sử không khí ẩm có nhiệt độ là tA và độ ẩm là ϕ Αthì trạng thái của không khí

ẩm được xác định bằng điểm A(tA , ϕ Α) là giao điểm của hai đường gióng tA ,ϕΑ , và

từ điểm A chúng ta tìm được IA và dA từ đường dA=const cắt Ph tại điểm B Tại đây chúng ta tìm được PhA Từ đường tA= const cắt đường ϕ= 100% tại điểm D ta tìm được dAmax và đường dAmax cắt đường Ph tại điểm E, từ điểm E ta tìm được Pmax

I

d

A B

D E

4- Đánh giá về tác nhân sấy không khí ẩm

Ưu điểm :

Tác nhân sấy không khí ẩm có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại, làm bẩn sản phẩm sấy, có khả năng đáp ứng thay đổi tốc độ nhiệt độ, độ ẩm nhanh do là dạng khí , có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ và độ ẩm nếu như dung phương pháp nung bằng điện.

QUÁ TRÌNH SẤY TRÊN ĐỒ THỊ I – d

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, vật liệu, sản phẩm bằng phương pháp bay hơi

Quá trình sấy bao gồm các biện pháp kỹ thuật sau:

- Gia nhiệt cho vật để đưa nhiệt độ của vật đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật

- Cấp nhiệt để làm bay hơi nước ra khỏi vật

- Vận chuyển hơi ẩm thoát ra ngoài vật thể bằng tác nhân sấy

I-Quá trình sấy biểu diễn trên đồ thị I-d:

I

d 0

to

t2'

do = d1 d2'0

2'

  = 100%

I=c onst

Tiêu hao nhiệt trong quá trình gia nhiệt không khí đoạn 0-1 là Q Nhiệt lượng này dùng dể bay hơi ẩm trng quá trình 1-2’.

Q = L.(I1-I0) =L.(I2’-I0).[KW] (Theo công thức 7.1/trang 95 tài liệu [2])

Trong đó L: Tiêu hao không khí cần thiết cho quá trình sấy [kg/s]

I0: Entanpi của không khí bên ngoài [KJ/Kg]

I1:Entanpi của không khí sau Calorife [KJ/Kg]

I2:Entanpi của không khí ra Calorife [KJ/Kg]

II-Động học quá trình sấy:

1-Các giai đoạn sấy

Tương ứng với quá trình sấy trên chúng ta có các giai đoạn sấy như sau:

- Giai đoạn làm nóng vật

- Giai đoạn tốc độ sấy không đổi

- Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần

Thiếu hình vẽ

2-Các qui luật của quá trình sấy

Các qui luật thay đổi các đặc tính cơ bản của quá trình sấy là những qui luật nhận được qua nghiên cứu thực nghiệm Trong đó quan trọng nhất là các qui luật thay đổi độ ẩm theo thời gian sấy, qui luật thay đổi nhiệt độ theo thời gian sấy và qui

luật thay đổi tốc độ sấy Các qui luật này biểu thị dưới dạng các đồ thị tương ứng là các đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy và đường cong nhiệt độ sấy.

3-Các phương pháp xác định thời gian sấy

Thời gian sấy là một thông số đặc biệt quan trọng được sử dụng tính toán thiết kế và vận hành thiết bị sấy Thời gian sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại vật liệu sấy, hình dáng vật liệu sấy, kích thước hình học của vật liệu sấy, độ ẩm đầu, độ ẩm cuối, loại thiết bị sấy phương pháp cung cấp nhiệt, … và một số yếu tố khác Do việc xác định thời gian sấy bằng phương pháp giải tích gặp nhiều khó khăn Do đó trong việc tính toán thực tế các thiết bị sấy người ta phải dựa vào nhiều phương pháp khá phổ biến và cho kết quả tương đối phù hợp với thực tế

TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY

I – Khái quát về thiết bị sấy

Thiết bị sấy là các thiết bị nhằm thực hiện quá trình làm khô vật liệu sấy, làm cho vật liệu sấy đạt đến độ ẩm thích hợp theo yêu cầu công nghệ Trong kỹ thuật sấy cũng thường gặp các quá trình tách chất lỏng hữu cơ khác từ chi tiết sản phẩm

Do yêu cầu công nghệ mà vật liệu sấy có thể ở các dạng sau: dạng cục, dạng hạt, dạng tấm phẳng, dạng thể tích… Dạng vật liệu là một trong các yếu tố hàng đầu quyết định phương pháp sấy là đối lưu hay là bức xạ Dạng vật liệu sấy dạng tấm phẳng như là vải, giấy … thì thường sử dụng thiết bị sấy tiếp xúc Nếu vật liệu sấy dạng dung dịch thì chúng ta sử dụng thiết bị sấy phun.

Ngoài dang vật liệu sấy, năng suất sấy (lớn hoặc bé ), nguồn năng lượng, vị trí của thiết bị sấy cũng là các yếu tố xác định khả năng chế tạo, điều khiển vận hành , vốn đầu tư…

Tóm lại, dạng thiết bị sấy được quyết định chủ yếu bởi một loạt các nhân tố kinh tế kỹ thuật nhằm đạt năng suất cao, chất lượng đảm bảo trên cơ sở tiết kiệm năng lượng với vốn đầu tư cho phép và có thể thực hiện được trong điều kiện của

+ Sấy bằng điện trường dòng điện cao tần : sử dụng

+ Sấy thăng hoa : thực hiện bằng cách làm lạnh sản phẩm nhiệt độ thấp hơn điểm

b0 sau đó ẩm thăng hoa khi nhận nhiệt

II-Giới thiệu thiết bị sấy đối lưu

Trong các thiết bị sấy đối lưu, tác nhân sấy đồng thời là chất mang năng

lượng, nhiệt độ để cung cấp cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy vào môi trường Tác nhân sấy trong thiết bị sấy đối lưu thường là không khí nóng hoặc là khói lò

1-Thiết bị sấy buồng

Thiết bị sấy buồng thường dùng sấy các dạng vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm Thiết bị sấy buồng là thiết bị sấy làm việc theo chu kỳ Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm hai lớp ở giữa có cách nhiệt hoặc là đơn giản xây bằng gạch đỏ cách nhiệt hoặc không khí Dung lượng buồng sấy có thể là thừa vài

dm3, m3

Tác nhân sấy thường là không khí nóng hoặc là khói lò, không khí được đốt nóng nhờ Calorife điện hoặc là Calorife khí khác Calorife được đặt phía trước các thiết bị đỡ vật liệu hoặc hai bên sườn buồng sấy Có hai cách tổ chức cho tác nhân sấy đó là tác nhân sấy lưu động tự nhiên(không có quạt) và tác nhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ một hệ thống quạt

+ Ưu điểm : kết cấu đơn giản, dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn

+ Nhược điểm : năng suất không lớn khó cơ giới hóa, do vốn đầu tư không đáng kể cho nên thiết bị sấy lao động thủ công là chính chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có năng suất cao và có khả năng cơ giới hóa

2-Thiết bị sấy hầm

Đây là một trong các thiết bị sấy đối lưu được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp Nó được dùng để sấy những vật liệu dạng cục, hạt với năng suất cao và

khả năng cơ giới hóa cao Khác với thiết bị sấy buồng từng mẻ theo chu kỳ thì thiết bị sấy hầm vật liệu sấy được đưa vào liên tục.

Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc là lớn hơn, chiều cao và chiều ngang hầm sấy phụ thuộc vào xe goong và khay tải vật liệu sấy Hầm sấy thường xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc là không có cách nhiệt Trần hầm sấy bằng bê tông cách nhiệt

Trong thiết bị sấy hầm tác nhân sấy chủ yếu là không khí nóng Calorife để gia nhiệt cho không khí thường là Calorife khí hơi hoặc là Calorife khí khói

Calorife được bố trí bên trên nóc hầm do đó có hai cách đưa tác nhân sấy vào hầm:

từ trên xuống hoặc là từ hai bên hầm để tiết kiệm năng lượng sấy người ta còn sử dụng tái tuần hoàn vật liệu sấy

3-Thiết bị sấy tháp

Thiết bị sấy tháp là thiết bị chuyên dụng để sấy các hạt cứng như : thóc, ngô, đậu… có thể tự dịch chuyển dễ dàng từ đỉnh tháp xuống dưới nhờ trọng lượng của vật liệu sấy Đôi khi trong thiết bị sấy tháp người ta còn đặt các kết cấu cơ khí để làm chậm hoặc là làm tăng cường tốc độ của khối vật liệu sấy

Sản phẩm trong thiết bị sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc là định kỳ

Đặc điểm của thiết bị sấy tháp khác với thiết bị sấy buồng là các kênh gió nóng và các kênh thải ẩm được bố trí xen kẽ ngang với vật liệu sấy

Tác nhân sấy từ kênh gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài

Do đó trong thiết bị sấy tháp nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm hai thành phần : thành phần đối lưu tác nhân sấy và vật liệu sấy, thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó.Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải có ý nghĩa đặc biệt đến sự dịch chuyển của lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản phẩm, theo kinh nghiệm khoảng cách tối thiểu giữa hai kênh để cho vật liệu sấy chuyển động phụ thuộc và từng loại vật liệu và có thể từ 70-100 mm hoặc là lớn hơn.

4 5

6

7 8 9

11 12 13

3 2 1

4-Thiết bị sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay cũng là thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các loại vật liệu sấy dạng hạt, cục, hoặc là bột nhão và khó tự dịch chuyển nếu như dùng thiết

bị sấy tháp

Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là một trụ tròn đặt nằm nghiêng một góc nào đó cố định hoặc là biến đổi góc đó vào khoảng 1-50o

Trong thùng quay tùy theo tính chất vật liệu sấy người ta có thể đặt vách ngăn

để tăng cường quá trình sấy

Tác nhân sấy trong thiết bị sấy thùng quay là không khí nóng Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc là ngược chiều chuyển động vật liệu

Tốc độ tác nhân sấy phụ thuộc vào dạng vật liệu sấy và khối lượng riêng của

nó Để tránh tác nhân sấy cuốn vật liệu ra ngoài thì tốc độ của tác nhân ở đầu ra của thùng quay là 2-3m/s

Đường kính của thùng quay vào khoảng 1200,1400, 1600, 2000, 2200, 2400,

2800 mm Tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng quay L/D tối đa nên lấy là 7

và tối thiểu là 3,5 Số vòng quay của thùng sấy có thể từ 1,5-8 vòng /phút

- Thiết bị sấy khí động chỉ kinh tế khi mà kích thước hạt bé, chứa ẩm ở bề mặt, và nếu kích thước hạt lớn thì năng lượng dùng cho quạt đẩy và quạt hút quá lớn, hệ số truyền nhiệt giảm.

- Nhiệt độ tác nhân không nên bé hơn 550-600oC và nhiệt độ ra của tác nhân

khoảng 100-150oC Mật độ vật liệu từ [0,5-1,5Kg/Kg tác nhân]

- Nhược điểm lớn nhất của thiết bị sấy khí động là tiêu tốn năng lượng lớn nhất là tiêu tốn năng lượng cho quạt, điều kiện thực hiện vệ sinh công nghiệp khó có thể thực hiện tốt và nguy hiểm nếu như vật liệu sấy có khả năng cháy nổ

6- Thiết bị sấy tầng sôi

Thiết bị sấy tầng sôi thường được dùng sấy vật liệu dạng cục, hạt Cũng như thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi có ưu điểm là cường độ sấy lớn, có thể đạt hàng trăm Kg/m3 Trong thiết bị sấy tầng sôi có thể dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khô khá đồng đều

- Nhược điểm của thiết bị sấy tầng sôi là tiêu tốn điện năng rất lớn vì trở lực thủy lực lớn 300-500mmH2O

- Yêu cầu hạt nhỏ và tương đối đồng đều

Qua quá trình phân tích một số ưu điểm và nhược điểm của một số thiết bị sấy

ở phần trên và theo yêu cầu của độ ẩm nhiệt độ năng suất của vật liệu sấy Chúng

ta có thể chọn thiết bị sấy dạng tháp là thích hợp và phù hợp hơn cả

III-Các thiết bị trong hệ thống sấy

1-Calorife

Có nhiệm vụ đốt nóng không khí đến một nhiệt độ theo yêu cầu, để cung cấp nhiệt cho vật liệu, đồng thời giảm độ ẩm tương đối ϕđể tăng khả năng nhận ẩm của nó.

Tùy nguồn cung cấp mà ta có các loại Calorife sau:

3-Quạt

Là thiết bị dùng để vận chuyển (hút hoặc đẩy) đưa không khí qua Calorife vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy mang ẩm thải ra môi trường

4-Xyclon

Là thiết bị dùng để thu hồi các sản phẩm sấy bay theo tác nhân Xyclon

thường dùng trong các hệ thống sấy phun, để sấy các dung dịch huyền phù mà sản phẩm sau khi sấy ở dạng bột như: sữa bột, bột đậu nành…đương nhiên là các hệ thống sấy đối lưu bình thường như: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm…

không có Xyclon

5-Buồng đốt

Nếu tác nhân sấy là khói lò hoặc dùng khói lò làm nguồn năng lượng để đốt nóng không khí thì trong hệ thống sấy có thêm buồng đốt.

Ở đây chúng ta sử dụng hệ thống sấy là sấy tháp đối lưu cưỡng bức

CHƯƠNG V

THIẾT KẾ CALORIFE

1

2

6

Cấu tạo Calorife gia nhiệt không khí nóng

1 Khung calorife (Chân đế)

3 Calorife

5 Quạt gió

6 Động cơ kéo quạt

I-Số liệu ban đầu

Bảng số liệu ban đầu

Năng suất sấy 175 kg

Độ ẩm ban đầu w1 = 40%

Độ ẩm cuối w2 = 13%.

Nguồn áp ba pha 380/220V

Nhiệt độ môi trường 25OC

II-Tính toán

1-Năng suất sấy G2

Năng suất sấy tính theo vật liệu khô : G2 = 175 Kg/h

100 - ω = 100 - 40= .(Theo công thức 2.1/trang 43 tài liệu[3])

3- Khối lượng hạt ướt đưa vào hệ thống sấy G1

G1 = G2 + W = 175 + 78,75 = 253,75(Kg)

4-Chọn chế độ sấy

Ta chọn chế độ sấy là đối lưu cưỡng bức tác nhân sấy là không khí nóng Thông số không khí ngoài trời, ta có nhiệt độ to = 20OC độ ẩm là ϕΟ = 85% Theo

kinh nghiệm với vật liệu sấy dạng hạt thì có thể chịu được nhiệt độ sấy trên dưới

90OC do đó ta chọn nhiệt độ tác nhân vào buồng sấy là t1 = 90OC và nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy là 40OC Với độ ẩm tương đối của vật liệu sấy ta chọn là ϕ2Ο = (90±5)% , đây là lựa chọn sơ bộ Việc lựa chọn này sẽ được kiểm ra lại

5-Tính toán quá trình sấy lý thuyết

Quá trình sấy không hồi lưu

a.Xác định thông số không khí ngoài trời theo trên ta có cặp thông số

(t o ; ϕΟ) =(20 O C;85%)

-Áp suất hơi bão hòa của nước ở nhiệt độ 20OC là pb

(Theo công thức 2.31/trang 31 tài liệu [4])

0,85.0, 233

- 0,85.0,23

Trong đó : - to = 20OC nhiệt độ không khí ngoài trời

- ϕΟ= 85% độ ẩm tương đối không khí ngoài trời

- pb áp suất hơi bão hòa nước ở 20OC

- B áp suất khí trời 750745

Entanpy của không khí ẩm

Io = 1,004.to + do.(2500 + 1,842.t) (Theo công thức 2.25/trang 29 tài liệu [4])

Io = 1,004.20 + 0,0126.(2500 + 1,842.20) = 52,044(kJ/kg kk).

b.Xác định thông số không khí sau Calorife

Trạng thái không khí sau Calorife được xác định trên đồ thị I- d không khí ẩm bởi cặp thông số (t1,do) do lúc đi qua Calorife thì d = const nghĩa là d1 = do =

0,0126 Ta chọn nhiệt độ không khí lúc ra Calorife là t1 = 90OC

Ta tìm được điểm 1 trên đồ thị I-d, Entanpy I1, độ ẩm tương đối ϕ1

c.Trạng thái không khí sau buồng sấy

Trạng thái không khí sau buồng sấy xác định bởi cặp thông số (I2 = I1;t2) do trong buồng sấy là quá trình đẳng Entanpy(I2 = I1 = 123,949) Ta chọn sơ bộ nhiệt

độ không khí lúc ra khỏi buồng sấy sơ bộ là 35OC Như vậy:

-Ta có phân áp suất bão hòa của hơi nước ở 35OC là

B (0.621 )

.0,0346

+

Với độ ẩm ϕ2 = 94% thỏa mãn được điều kiện vừa tiết kiệm được năng lượng nhiệt do tác nhân sấy mang đi vừa đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương

mà chúng ta đã đặt ra trên với điều kiện là ϕ2=(90±5)% Trên dải trên thì sẽ xảy ra hiện tượng đọng sương

e.Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm

*Trong đó Vkhí vào xác định (1 Kg không khí khô với t1 = 90OC; ϕ1= 2,4%)

Ta sử dụng phương pháp nội suy

Theo phụ lục 5/trang 349 tài liệu [4]:

40 30

−

TÍNH TOÁN DÂY ĐIỆN TRỞ VÀ LẮP ĐẶT

Sau phần tính toán nhiệt chúng ta có công suất tháp sấy hữu ích là :

Vật liệu Cr20-Ni80-NiKhối lượng riêng ở 20oC (g/cm3) 8,4

Điện trở suất ở 20oC ρo (Ω.m) 1,1.10-6

Hệ số nhiệt điện trở α (oC-1) 16,5.10-6

Nhiệt độ chảy lỏng (oC) 1400Nhiệt độ làm việc max (oC) 1150Nhiệt độ làm

việc

Liên tục (oC) 1050Gián đoạn (oC) 1000

Chọn nhiệt độ làm việc của thiết bị là 700oC

4-Chọn đường kính dây đốt d

Theo bảng 1tài liệu [1] lập cho dây đốt Cr theo điều kiện tiêu chuẩn dây đốt căng ngang trong môi trường không khí tĩnh không có giá trị nhiệt độ là 773,5oC.nhưng theo tính toán ban đầu ta có được dòng làm việc của dây Ilv = Inh = 10,5(A) Như vậy ta có thể chọn dây đốt loại có ttt = 700oC > ttb = 90oC và có

Ilv = 12,1(A)>Inh = 10,5(A) thỏa mãn đảm bảo công suất.Như vậy chúng ta chọn loại dây đốt có d = 1 mm.

5-Tính chiều dài l

Từ Rρ t U.2

P

l S

-3 2 2

2,305.10 (W) )

II-Phương án tính theo nhiệt trở rt.

Nhiệt độ làm việc

Liên tục (oC) 1050Gián đoạn (oC) 1000Chọn nhiệt độ làm việc của thiết bị là 700oC

t 700 20

r 13,5.10−

Đường kính dây đốt d

3 t

t

14,65(m) l4.π .W 4.π.1,112.10 50370,37

d

ρ

Như vậy chúng ta có kết quả tính toán là hợp lý

3-Tính số vòng xoắn n cho một nhánh dây đốt có chiều dài dã xoắn

t: là bước dây quấn

D: là đường kính ống quấn cách điện

Như vậy chúng ta có số vòng xoắn của một nhánh dây đốt là :