GIÁO TRÌNH CÁC LOẠI THIẾT BỊ SẤY chuong 3

Khói lò thường được sử dụng trong các thiết bị sấy TBS với tư cách là nguồn cung cấp gián tiếp để đốt nóng TNS trong calorifer không khí - khói hoặc với tư cách là TNS trực tiếp, vừa cun

CHƯƠNG 3 : TÁC NHÂN SẤY

A - KHÓI LÒ

Như chúng ta đã biết, ngoài không khí ẩm, khói lò cũng là tác nhân sấy (TNS) phổ biến Khói lò có thể được tạo ra nhờ đốt nhiều loại nhiên liệu hóa thạch (chủ yếu là than đá) Khói lò thường được sử dụng trong các thiết bị sấy (TBS) với tư cách là nguồn cung cấp gián tiếp để đốt nóng TNS (trong calorifer không khí - khói) hoặc với

tư cách là TNS trực tiếp, vừa cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy (VLS) vừa mang ẩm thải vào môi trường Trong khói lò chỉ có 2 thành phần: khói khô và hơi nước Nếu sử dụng khói lò với tư cách là một tác nhân sấy, trong tính toán chúng ta sẽ xem khói lò như là một dạng nào đó của không khí ẩm Như thế ta có thể dùng đồ thị I-d của không khí ẩm để biễu diễn các trạng thái hay quá trình nhiệt động của khói lò, hay nói 1 cách khác là khói lò cũng có các thông số như entanpy, độ chứa hơi ẩm d, và độ ẩm tương đối ϕ giống như không khí ẩm

3.1 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY

3.1.1 Tính nhiệt trị của nhiên liệu

Nhiệt trị là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Có 2 khái niệm nhiệt trị: nhiệt trị cao Qc và nhiệt trị thấp Qt Nhiệt trị thấp bằng nhiệt trị cao trừ đi phần nhiệt lượng do hơi nước trong sản phẩm cháy ngưng tụ lại Trong các nhiên liệu rắn và lỏng gồm có các thành phần như sau: C, H, O, N, S, nước (A) và các chất không cháy khác gọi chung là tro (Tr) Nếu thành phần khối lượng của các chất là khối lượng của chất đó có trong 1kg nhiên liệu Ta có:

C + H + 0 + N + S +A + Tr = 1

(3.1) Trên cơ sở nhiệt lượng tỏa ra trong các phản ứng cháy, D.I

Menđêlêép đưa ra công thức tính Qc như sau:

c

Q = 33858C 125400H 10868(O S) + − − , [kJ/kg] (3.2) Hay: Qc= 8100C 30000H 2600(O S) + − − , [kcal/kg]

(3.3)

Trong nhiên liệu rắn và lỏng, ngoài thành phần nước A chứa trong nhiên liệu còn có nước do phản ứng cháy hydrô sinh ra Từ phản ứng cháy hydrô ta thấy rằng cứ 1kg hydrô cháy hết sẽ cho ta 9 kg nước Do đó, nếu lấy ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất khí trời là r = 2500 kJ/kg thì nhiệt trị thấp của nhiên liệu là:

Q = Q − 2500(9H A) + ,[kJ/kg] (3.4)

Hay: Qt= Qc− 589(9H A) Q + ≈ c− 600(9H A) + , [kcal/kg] (3.5)

Đối với nhiên liệu gỗ có độ ẩm tương đối ω = thành phần ẩm A Thành phần ẩm là một thông số quan trọng của gỗ và theo Krechetov các thành phần khác như oxy, cacbon, hydrô … đều có thể biểu diễn qua độ ẩm tương đối hay thành phần ẩm Chẳng hạn thành phần hydrô của gỗ có thể biểu diễn qua thành phần ẩm A dưới dạng H = 0,061(1 - A) Vì vậy Krechetov đưa ra công thức gần đúng tính nhiệt trị cao của gỗ khi biết thành phần ẩm của nó:

c

Q = 19800(1 A) − , kJ/kg nl (3.6)

Hay: Qc= 4729(1 A) − , kcal/kg nl (3.7)

Theo quan hệ trong công thức (2.3) chương 2 giữa độ ẩm tương đối ω hay thành phần ẩm A và độ ẩm tuyệt đối ω0, công thức (3.6) và (3.7) có thể viết dưới dạng:

o c

ω 1

19800 Q

+

(3.8)

Hay:

o c

ω 1

4729 Q

+

(3.9)

Đối với nhiên liệu khí, nhiệt trị thường tính cho Qt của 1m3 tiêu

chuẩn khí theo thành phần thể tích của các khí thành phần:

126,36CO 107,98H

H 860,05C H

637,46C H

590,66C 358,2CH

(3.10)

Trong tính toán năng lượng nói chung và nhiên liệu nói riêng, để tiện so sánh người ta đưa ra khái niệm nhiên liệu quy chuẩn Nhiên liệu quy chuẩn là nhiên liệu có nhiệt trị thấp Qtqc= 7000kcal / kg hay

tqc

Q = 29309kJ / kg

Ví dụ 3.1 Hãy xác định nhiệt trị thấp của than đá và khí tự nhiên

tương ứng có thành phần sau:

- Than: C = 0,367; H = 0,027; S = 0,032; N = 0,007; O = 0,111; Tr = 0,206; A

= 0,25

- Khí tự nhiên: CH4= 98,5%; C H2 6= 0,6%; C H3 6= 0,1%; CO2= 0,1%;N2= 0,7%

Giải

Ưùng dụng công thức (3.2) ta tính đuợc nhiệt trị cao của than:

c

Q = 33858 × 0,367 + 125400 × 0,027 – 10868 (0,111 – 0,032)

c

Q =14953,114≈ 14953 kJ/kg nl

Theo (3.4) nhiệt trị thấp của than:

t

Q =14953,114 - 2500 (9×0,027 + 0,25)

t

Q = 13720,614 ≈ 13721 kJ/kg nl

Theo (3.10) nhiệt trị thấp của một m3 khí tự nhiên Qt bằng:

3

t 358,2 0,985 637,46 0,006 860,05 0,001 357,52 /

Ví dụ 3.2 cho biết gỗ có thành phần: A = 10%; Tr = 0,9%; C = 45,5%;

H = 5,4%; O = 37,8% Hãy tính nhiệt trị cao của nhiên liệu theo công thức Menđêlêép và công thức gần đúng Krechetov

Giải

Thay thành phần C, H, O vào công thức (3.3) ta có:

6 , 4314 378

, 0 2600 054

, 0 30000 454

, 0 8100

Nếu tính theo công thức gần đúng (3.7) nhiệt trị đó bằng:

c

Q = 4729(1 0,1) 4256kcal / kgnl − =

Kết quả cho thấy công thức Krechetov phạm phải sai số tương đối 1% nhưng tính toán đơn giản hơn và chỉ cần biết độ ẩm tương đối

hay thành phần ẩm A của gỗ chứ không cần biết chi tiết các thành phần cháy khác như C, H, O

3.1.2 Xác định lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy

Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu là lượng không khí khô vừa đủ cung cấp oxy cho phản ứng cháy Với thành phần khối lượng oxy chứa trong không khí khô lấy tròn 23%, từ các phản ứng cháy ta có thể tính được lượng không khí khô lý thuyết L0 cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu bằng:

0

32 C 16 H 32 (S O)

L

0,23

Hay L0= 11,6C 34,8H 4,3(S O) + + − , kg kk/kg nl (3.11)

Với nhiên liệu gỗ, cũng như nhiệt trị cao, lượng không khí lý thuyết (3.11) có thể tính theo độ ẩm của nó bằng công thức:

L0 = 5,96(1 - A) , kg kk/kg nl (3.12)

Nhiên liệu khí thông thường chứa CO, H2, H2S và CmHn Khi đó từ phản ứng cháy các chất khí thành phần ta tính được lượng không khí khô lý thuyết cần thiết L0 bằng:

n m 4

L 2,48CO 34,8H 6,14H S 138 ( C H ) 4,3

12m n

+

+

(3.13)

Ví dụ 3.3 Hãy tính lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg

than đá và 1kg gỗ tương ứng có thành phần cho trong ví dụ 3.1 và ví dụ 3.2

Giải

Theo (3.11) ta có :

L0 = 11,6C+34,8H + 4,3(S - O) Thay thành phần của than đá vào:

L0 = 11,6 x 0,367 + 34,8 x 0,027 + 4,3 x (0,032 – 0,111) = 4,857 kgkk/kgnl

Tương tự, thay thành phần của gỗ vào:

L0 = 11,6 x 0,455 + 34,8 x 0,054 + 4,3 x (– 0,378) = 5,532 kg/kgnl

Thay độ ẩm A = 0,1 vào công thức gần đúng (3.12) ta được:

L0 = 5,96(1 - A) = 5,364 kg/kgnl Như vậy trong trường hợp này công thức gần đúng krechetov đã phạm sai số tương đối với giá trị chính xác tính theo (3.11) là 3% Tuy nhiên công thức tính lượng không khí khô lý thuyết khi đốt cháy 1kg gỗ theo Krechetov là rất đơn giản và chỉ cần biết thành phần ẩm của nó

3.1.3 Xác định lượng không khí khô thực tế cho quá trình cháy

Trong thực tế tùy thuộc vào việc tổ chức quá trình cháy và độ hoàn thiện của buồng đốt mà lượng không khí khô thực tế L để cháy hết 1kg nhiên liệu lớn hơn lượng không khí khô lý thuyết L0 Tỷ số Giữa L va L0 người ta gọi là hệ số không khí thừa của buồng đốt αbd Như vậy:

bd 0

L L

α = (3.14)

Khi αbd càng lớn thì khả năng cung cấp oxy càng tốt nhưng nhiệt độ buồng đốt lại giảm và do đó quá trình cháy lại không tốt Như vậy, đối với mỗi loại buồng đốt và một loại nhiên liệu bất kỳ sẽ có một hệ số không khí thừa tối ưu Trong các lò đốt lấy khói của HTS có thể lấy αbd = 1,2 – 1,3

Tuy nhiên do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, trong các HTS dùng khói lò làm tác nhân người ta phải tổ chức hòa trộn với không khí ngoài trời để cho ra một hỗn hợp có nhiệt

độ thích hợp Vì vậy, trong HTS người ta xem hệ số không khí thừa α

là tỉ số giữa lượng không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng không khí khô đưa vào buồng hòa trộn chia cho lượng không khí khô lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy Sơ đồ

nguyên lý sử dụng khói lò làm TNS trong các HTS đối lưu biểu diễn trên hình 3.1

B K

A

A

3

4

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý sử dụng khói lò làm TNS trong các TBS đối

lưu

1 Buồng đốt ; 2 Buồng hòa trộn ; 3 Buồng sấy Cân bằng nhiệt cả buồng đốt lẫn buồng hòa trộn chúng ta có thể tính hệ số không khí thừa như sau:

Q C t 9H A i 1 (9H A Tr) C t

L d (i i ) C (t t )

α =

(3.15)

Trong đó Qc : Nhiệt trị cao của nhiên liệu

ηbd: hiệu suất buồng đốt

C ,Cnl pk: nhiệt dung riêng của nhiên liệu và khói khô

i ,ia ao: entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hòa trộn và không khí ngoài trời, tính theo công thức:

i = 2500 + 1,93t , kJ/kg (3.16)

d0 : độ chứa hơi ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t0

t : nhiệt độ của khói sau buồng hòa trộn Đối với gỗ, Krechetov thấy rằng do thành phần Hydrô cũng có thể biểu diễn qua thành phần ẩm của nó và bằng H = 0,061(1 - A) Do đó thành phần (9H + A) trong (3.15) bằng:

(9H + A) = 9 x 0,061(1 - A) + A = 0,549 + 0,451A

Hay (9H + A) = 1 – 0,451(1 - A) (3.17)

Thành phần tro Tr của các loại gỗ theo Krechetov cũng có thể biểu diễn qua thành phần ẩm A của nó dưới dạng Tr = 0,02(1 - A) Khi đó, kết hợp (3.17), thành phần 1 – (9H + A +Tr) trong (3.15) bằng:

1 – (9H + A + Tr ) = 0,431(1 - A) (3.18)

Do đó, khi đốt cháy 1kg gỗ, hệ số không khí thừa sau buồng hòa trộn bằng:

19800(1 A) C t 1 0,451(1 A) i 0,431(1 A)C t

5,96(1 A) d (i i ) C (t t )

α =

(3.19)

3.1.4 Xác định khối lượng hơi nước chứa trong khói lò

Hơi nước chứa trong khói lò gồm: nước trong nhiên liệu bốc hơi, do phản ứng cháy hyđrô, do không khí mang vào

+ Nước trong nhiên liệu chính là thành phần ẩm trong nhiên liệu và bằng A

+ Nước do cháy hyđrô sinh ra, như đã tính bằng 9H

+ Lượng hơi nước do không khí mang vào buồng đốt bằng αbd.L d0 0 Vậy khối lượng hơi nước sau buồng đốt Ga' khi đốt cháy 1kg nhiên liệu:

G = (9H A) + + α L d , kg ẩm/kg nl (3.20)

Lượng nước chứa trong khói lò sau buồng hòa trộn hay trước khi vào buồng sấy Ga:

G = (9H A) + + α L d , kg ẩm/kg nl (3.21)

Từ (3.12) và (3.17) ta có được lượng ẩm chứa trong khói sau buồng hòa trộn khi đốt cháy 1kg gỗ:

) 1 ( 96 , 5 415 , 0 549 , 0

Ga = + A + α d0 − A

(3.22)

3.1.5 Xác định khối lượng khói khô

Khối lượng khói khô sau buồng đốt khi đốt cháy 1kg nhiên liệuLk':

(3.23)

Khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn hay trước khi vào buồng sấy Lk:

(3.24)

Thay (3.12), (3.18) vào (3.24) ta có khối lượng khói khô sau buồng hòa trộn khi đốt cháy 1kg gỗ:

(3.25)

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÓI LÒ

3.2.1 Xác định độ chứa hơi ẩm của khói

Độ chứa hơi ẩm d' của khói là số kg hoặc g hơi nước chứa trong 1kg khói khô:

k'

G d

L

= ,kg ẩm/kg kk (3.26)

Độ chứa hơi ẩm d của khói lò sau buồng hòa trộn:

a k

G d

L

(3.27)

Thay các công thức tính G ,L ,G ,La' k' a k ta được:

bd 0

(9H A) L d d

.L 1 Tr (9H A)

+ + α

=

(3.28)

0

(9H A) L d d

.L 1 Tr (9H A)

+ + α

=

(3.29)

Thay (3.12), (3.17) và (3.18) vào (3.29) ta được độ chứa hơi ẩm của khói lò sau buồng hòa trộn khi đốt cháy 1 kg gỗ:

0

(0,0921 0,0757A) .d

1 A d

0,072

−

=

+ α

(3.30)

3.2.2 Xác định entanpy của khói lò

Entanpy của khói lò sau buồng đốt I’ và entanpy của khói sau buồng hòa trộn I tính như sau:

k'

Q C t L I I

L

(3.31)

k

Q C t L I I

L

(3.32)

Entanpy của khói lò cũng có thể tính theo nhiệt độ nhờ công thức định nghĩa Nếu xem gần đúng nhiệt dung riêng của khói khô bằng nhiệt dung riêng của không khí khô ta có:

( ) ( 2500 1 , 93 )

Ik = Cpkt + d r + Cpat = t + d + t

(3.33)

Từ (3.33) chúng ta có thể tính được nhiệt độ của khói lò khi biết entanpy I và lượng chứa ẩm d của nó Nhiệt độ khói lò sau buồng đốt t’ có thể tính theo công thức:

'

' '

'

93 , 1 1

2500 t

d

d I

+

−

(3.34)

3.2.3 Xác định hằng số khí của khói khô

Có thể xem khói khô là hỗn hợp khí lý tưởng giữa CO2, SO2, O2 và

N2 Cân bằng phản ứng cháy ta có:

CO

G = 3,67C GSO2 = 2S Nếu xem tỉ lệ O / N2 2 trong không khí bằng 23/77 thì lượng oxy và nitơ chứa trong khói tương ứng bằng:

2

G = 0,23( α − 1)L , GN2 = 0,77 L α 0 (3.35)

Thành phần khối lượng của CO2, SO2, O2, N2 tương ứng bằng

G / L ,G / L ,G / L ,G / L Khi xem khói khô là hỗn hợp khí lý tưởng, hằng số khí của khói khô sau buồng hòa trộn:

k

N N O O SO SO CO CO i

R G R G R G R

G g

k

=

= ∑

(3.36)

3.3 XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÓI LÒ

1

d' 1

d

2

t

1

t

0

I

0

C A

B

= 100%

0

t 0

I

d d

d 0 20

Hình 3.2 Biểu diễn quá trình hòa trộn và quá trình sấy

lý thuyết trên đồ thị I-d

Do yêu cầu công nghệ sấy, nhiệt độ TNS vào buồng sấy chỉ trên dưới 1000C, do đó khói lò ở điểm K thường được hòa trộn với không khí ngoài trời ở điểm A (hình 3.2) Theo nhiệt động học, quá trình hỗn hợp giữa khói lò ở điểm K với không khí ở điểm A được biểu diễn bởi đoạn thẳng AK trên đồ thị I-d Nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy t được xác định theo công nghệ sấy một vật liệu sấy cụ thể nào đó Do đó, trạng thái TNS sau quá trình hòa trộn trên đồ thị I-d sẽ là giao điểm của đường t = const và đường AK Trên hình 3.2, điểm hòa trộn được biểu diễn bởi điểm B Từ điểm B ta có thể hoàn toàn xác định được các thông số còn lại như entanpy I, độ chứa hơi ẩm d, và độ ẩm tương đối ϕ.

Trạng thái khói lò sau buồng hòa trộn còn có thể tính theo các công thức giải tích theo thứ tự:

+ Tính nhiệt trị cao của nhiên liệu theo (3.2) hoặc (3.6)

+ Tính lượng không khí khô lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg hay

3

1m nhiên liệu theo (3.11) hoặc (3.12)

+ Tính entanpy của khói sau buồng hòa trộn theo (3.33)

+ Xác định các thông số không khí ngoài trời khi biết cặp thông số (t ,0 ϕ0)

+ Xác định hệ số không khí thừa chung cho cả buồng đốt và buồng hòa trộn α theo (3.15) hoặc (3.19)

+ Xác định lượng khói khô sau buồng hòa trộn theo (3.24)

+ Xác định độ chứa hơi ẩm d sau buồng hòa trộn theo (3.29) hoặc (3.30)

+ Xác định entanpy của khói sau buồng hòa trộn theo (3.32) hoặc (3.33)

+ Xác định áp suất bão hòa tương ứng nhiệt độ t và sau đó sử dụng độ chứa hơi ẩm d và áp suất bão hòa để xác định độ ẩm tương đối của khói lò ϕ sau buồng hòa trộn.

Ví dụ 3.4 Hãy xác định các thông số khói lò sau buồng đốt biết:

+ Nhiên liệu là than có thành phần cho trong ví dụ 3.1

+ Nhiệt dung riêng của nhiên liệu là Cnl = 0,120kJ / kg.K

+ Thông số không khí ngoài trời t0= 25 C,d0 0= 0,017kg/ kgkk

+ Hệ số không khí thừa buồng đốt α =bd 1,2

+ Hiệu suất buồng đốt 75%

Giải

Nhiệt trị cao nhiên liệu trong ví dụ 3.1 ta đã có:

c

Q = 14953kJ / kgnl

Lượng không khí khô lý thuyết trong ví dụ 3.3 đã tính được:

kgnl kgkk

L0 = 4 , 857 /

Khối lượng nước chứa trong khói lò sau buồng đốt:

Ta có:

G = (9H A) + + α L d

= (9.0,027 + 0,25) + 1,2.4,857.0,017 = 0,592 kg/kgnl

Khối lượng khói khô sau buồng đốt: theo (3.23)

k'

L = 1,2.4,857 +1 – [0,206+(9.0,027 + 0,25)] = 6,129 kg/kgnl

Lượng chứa ẩm d’ của khói sau buồng đốt: Theo (3.28)

0,592

6,129

= = kg ẩm/kg kk Entanpi của không khí ngoài trời I0:

I0 = t + d ( 2500 + 1 , 93 t )

= 1.25 + 0,017(2500 + 1,93.25)

= 68,3 kJ/kg kk

Entanpi của không khí sau buồng đốt: tính theo (3.31)

kgkk kJ

9 , 612

3 , 68 875 , 4 2 , 1 25 12 , 0 75 , 0 14953

Nhiệt độ khói sau buồng đốt t’: thay giá trị d’ và I’ vào (3.34) ta có thể tính được nhiệt độ khói sau buồng đốt:

C d

d I

93 , 1 0966 , 0 1

2500 0966 , 0 5 , 1895 93

, 1 '.

1

2500 '.

'

+

−

= +

−

=

Hằng số khí của khói khô Rk: thay các dữ liệu vào (3.36) ta được các khối lượng của các chất khí trong thành phần khói khô:

kgnl kg G

kgnl kg G

kgnl kg G

kgnl kg G

N O

SO CO

/ 505 , 4 875 , 4 2 , 1 77 , 0

; / 0224 , 0 875 , 4 ) 1 2 , 1 ( 023 , 0

/ 064 , 0 032 , 0 2

; / 347 , 1 367 , 0 67 , 3

2 2

2 2

=

=

=

−

=

=

=

=

=

Tiếp tục thay hằng số khí của các chất khí thành phần và các dữ liệu khác vào (3.33) ta tính được hằng số khí của khói sau buồng đốt Rk’:

129 , 6

929 , 296 505 , 4 813 , 259 0224 , 0 906 , 129 064 , 0 955 , 88 347 ,

=

k

J/kgK

Từ kết quả của Rk ta dễ dàng tìm được khối lượng phân tử của khói nếu xem khói là một chất khí lý tưởng Khi đó:

72 , 31

8314 =

=

k

R

µ Hệ số khí của khói R:

Cũng như không khí ẩm, chúng ta xem khói là hỗn hợp khí lý tưởng giữa khói khô và hơi nước Theo định nghĩa lượng chứa ẩm

d ta có khói lượng của khói G tương ứng với d’ kg ẩm bằng:

G = 1 + d’ = 1+0,0966 = 1,0966kg Thành phần khối lượng của khói khô và của hơi nước tương ứng là:

k'

1

1,0966

0,0966

1,0966

Ứng dụng công thức (2.10) ta được:

R = 0,912.262 + 0,088.461,899 ≈279,6 J/kgK Khi đó khối lượng phân tử bằng:

735 , 29 6 , 279

8314 =

= µ

3.4 XÁC ĐỊNH QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT BẰNG KHÓI LÒ

3.4.1 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d

Trong các thiết bị sấy dùng khói lò, quá trình cung cấp nhiệt lượng cho VLS và thải ẩm ra môi trường do khói lò thực hiện Chúng ta quan niệm quá trình sấy lý thuyết là quá trình sấy không có tổn thất do VLS mang đi, do thiết bị chuyền tải mang đi, không có tổn thất do tỏa ra môi trường qua kết cấu bao che… mà chỉ có tổn thất do TNS mang đi Do đó, toàn bộ nhiệt lượng khói lò cung cấp cho vật liệu sấy dùng để tách ẩm khỏi vật liệu Do ẩm tách khỏi vật liệu lại bay vào trong khói nên ẩm lại mang toàn bộ nhiệt lượng mà khói đã mất đi trả lại cho khói dưới dạng nhiệt ẩn hóa hơi r và nhiệt vật lý của hơi nước C tPa Vì vậy quá trình sấy lý thuyết bằng khói lò cũng như quá trình sấy lý thuyết bằng không khí nóng được xem là quá trình đẳng entanpy Như vậy, nếu trạng thái khói lò B (hình 3.2) trước khi vào buồng sấy hay sau buồng hòa trộn đã được xác định thì quá trình sấy lý thuyết trong các thiết bị sấy dùng khói lò sẽ thực hiện theo đường I I = B= const Để xác định trạng thái của khói sau quá trình sấy lý thuyết C0 ta cần biết thêm một thông số nữa, thường là nhiệt độ Trạng thái C0 sẽ được xác định trên đồ thị I-d bởi cặp thông số (I2= I ,t tB = 2) Quá trình sấy lý thuyết biểu diễn bởi đường BC0

3.4.2 Xác định quá trình sấy lý thuyết

Trong TBS, khói lò thực hiện quá trình sấy lý thuyết người ta thường cho biết:

+ Trạng thái A của không khí ngoài trời xác định bởi cặp thông số (t ,0 ϕ0)

+ Thành phần nhiên liệu: C, H, O, N, S, A, Tr…

+ Nhiệt độ t ,t1 2 trước và sau buồng sấy

Việc xác định trạng thái C0 thực hiện theo các bước sau:

+ Xác định trạng thái B trước buồng sấy hay sau buồng hòa trộn + Xác định trạng thái khói lò sau buồng sấy như độ chứa hơi ẩm

20

d , độ ẩm tương đối ϕ20 và lượng ẩm mà khói lò nhận thêm từ VLS khi biết I2 và t2

+ Thay t = t2 và I2 = IB đã biết sau khi đã xác định được trang thái B của khói lò trước khi vào buồng sấy Từ (3.33) ta được:

2

2 2 20

93 , 1

t I d

+

−

= , kg ẩm/kg kk + Sử dung bảng nước - hơi nước bão hòa → áp suất bão hòa của hơi nước pb2 ứng với t2 hoặc dùng công thức :









+

−

=

2

420 , 4026 000

, 12 exp

t

+ Xác định độ ẩm tương đối ϕ20 của khói sau quá trình sấy lý thuyết:

20

20 2

2 20

622 ,

B d p

p

b

h

+

=

= ϕ với B = 1 bar là áp suất khí trời + Xác định lượng ẩm mà vật liệu sấy đã thải vào khói lò gBC:

g = d − d

Ví dụ 3.5 Hãy xác định quá trình sấy lý thuyết khi dùng khói lò

làm tác nhân sấy Biết:

+ Không khí ngoài trời có áp suất B = 1 bar và có nhiệt độ và độ ẩm tương đối tương ứng bằng 250 , 0 85 %.

t

+ Nhiên liệu là gỗ có thành phần ẩm A = 20%

+ Nhiệt độ TNS trước và sau quá trình sấy lý thuyết tương ứng bằng t1= 90 C0 và t2= 40 C0

0

C = 1,2kJ / kgK,t = = t 25 C + Hiệu suất buồng đốt η =bd 0,75

pk

C = 1,004kJ / kgK

Giải

Nhiệt trị cao của nhiên liệu Qc theo (3.6):

c

Q = 19800(1 A) 19800(1 0,2) 15840kJ / kgnl − = − =

Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy 1kg gỗ tính theo (3.12):

0

L = 5,96(1 A) 5,96(1 0,2) 4,768 − = − = kg kk/kg nl

Thông số không khí ngoài trời d0 và I0 :

017 , 0 03166 , 0 85 , 0 1

03166 , 0 85 , 0 622 , 0

−

=

k kgk kJ

0 = 25 + 0 , 017 ( 2500 + 1 , 93 25 ) = 68 , 83 /