KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG LÒ ĐỐT HỘT NHÃN CHO MÁY SẤY CƠM NHÃN SỬ DỤNG GIÁN TIẾP CÓ SẴN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ ĐỐT HỘT NHÃN 15 kgh VÀ BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH W X KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG LÒ ĐỐT HỘT NHÃN CHO MÁY SẤY CƠM NHÃN SỬ DỤNG GIÁN TIẾP CÓ SẴN VÀ TÍNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

W X

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG LÒ ĐỐT HỘT NHÃN CHO MÁY SẤY CƠM NHÃN SỬ DỤNG GIÁN TIẾP CÓ SẴN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ ĐỐT HỘT NHÃN 15 kg/h

VÀ BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRÍ TÍN Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2005 – 2009

Tháng 6/2009

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

W X

FINAL YEAR PROJECT

TESTING THE FURNACE OF LONGAN PULP DRYER AND DESIGNE THE HEAT EXCHANGE AND FURNACE OF 15 kg

OF LONGAN SEED / HOUR

Done by: NGUYEN TRI TIN Major: HEAT AND REFRIGERATION ENGINEERING School year: 2005 – 2009

June/2009

KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG LÒ ĐỐT HỘT NHÃN CHO MÁY SẤY CƠM NHÃN SỬ DỤNG GIÁN TIẾP CÓ SẴN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sĩ NGUYỄN HÙNG TÂM

Tháng 6 năm 2009

LỜI CẢM TẠ

Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến lúc hoàn thành luận văn này, tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô Qua luận văn này tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:

− Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

− Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ

− Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy tôi trong thời gian học tập tại trường

− Thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm người tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này

− Cơ sở sấy nhãn Bác Hai Mật: 137 - Tổ 5 - Ấp An Ninh - Xã Đông Hòa Hiệp - Cái Bè - Tiền Giang

− Các anh Thái, Thành, Long và tất cả bạn bè cùng tập thể lớp Nhiệt lạnh 31 đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài

− Cuối cùng, tôi muốn gởi lời cảm ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia đình đã quan tâm, lo lắng, động viên tôi trong những ngày học tập xa nhà

Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã cố gắng nổ lực hoàn thành đề tài một cách tốt nhất Nhưng do trình độ của bản thân còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự thông cảm của quý thầy cô và các bạn

Tôi xin được gởi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức khỏe

và lời cảm ơn chân thành nhất!

Tháng 6 năm 2009 Nguyễn Trí Tín

TÓM TẮT

Do nhu cầu sản xuất cần đảm bảo an toàn thực phẩm, giữ được hương vị và màu sắc của cơm nhãn, tôi tiến hành khảo nghiệm hệ thống lò đốt hột nhãn cho máy sấy cơm nhãn sử dụng gián tiếp có sẵn Đồng thời tính toán thiết kế hệ thống lò đốt 15 kg/h và bộ trao đổi nhiệt kiểu đối lưu tự nhiên

− Khảo nghiệm lò đốt hột nhãn và bộ trao đổi nhiệt có sẵn kiểu đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức Đánh giá hiệu suất lò, ưu điểm và nhược điểm

− Trên cơ sở các kết quả khảo nghiệm, tổng hợp tài liệu, tính toán thiết kế hệ thống

lò đốt hột nhãn 15 kg/h và bộ trao đổi nhiệt kiểu đối lưu tự nhiên

Hệ thống lò đốt được khảo nghiệm có:

− Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

− Chất lượng cháy tốt, nhiệt ổn định, ít bụi

− Hiệu suất sấy chung còn thấp: 7,94 % và 11,38 %

− Các thông số ban đầu dùng để tính toán thiết kế hệ thống lò đốt hột nhãn 15 kg/h

và bộ trao đổi nhiệt kiểu đối lưu tự nhiên đã được lựa chọn trên các tài liệu và kế thừa các khảo nghiệm là chấp nhận được với kết quả sau:

o Ghi: dài*rộng*cao: 550*270*65 mm3

o Buồng đốt chính: dài*rộng*cao: 380*700*800 mm3

o Buồng đốt phụ: dài*rộng*cao: 700*550*700 mm3

o Bộ trao đổi nhiệt: dài 11,644 m, đường kính ống 300 mm

o Hiệu suất chung cao: 52 %

SUMMARY

With requirements of the safe – food products, the preserving of the flavour and color to longan’s pulp, I carry on testing the available furnace longan’s pulp dryer which used an indirect burner And I calculated, designed the longan’s seed burner of

15 kg/hr and heat exchanger unit with natural convection

− Testing the available longan’s seed burner and heat exchanger unit with natural convection and forced convection Evaluating about efficiency, advantage and disadvantage

− Base on results of testing, compile all related documents, designe the longan’s seed burner of 15 kg/hr and heat exchanger unit with natural convection

¾ Results:

− The dryer system was designed simply, easy to construct

− The ability of fire is high, the temperature is steady, few flue dust

− Low efficiency: 7,94 percent and 11,38 percent

− Initial parameters the longan’s seed burner of 15 kg/hr and heat exchanger unit with natural convection was calculated and designed choice based on documents and experiments results are rather suitable:

o Grate: length*width*height: 550*65*270 mm3

o Afterburner chamber: length*width*hieght: 380*700*800 mm3

o Prechamber: length*width*height: 700*550*700 mm3

o Heat exchanger: length 11,644 m, diameter: 300 mm

o High performance: 52 percent

2.3.1 Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt 4

2.7 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng: /3/ 11

2.8 Tính nhiệt độ cháy lí thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò: /3/ 12

2.9.11 Trở lực và tổn thất áp suất tại lò và đường ống trao đổi nhiệt: /14/ 17

2.10 Chọn quạt 19

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

4.2 Tính toán thiết kế hệ thống lò đốt hột nhãn 15 kg/h và bộ trao đổi nhiệt kiểu đối

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Quá trình cháy thuận và cháy ngược 7

Hình 4.1: Sơ đồ lò đốt hột nhãn và bộ trao đổi nhiệt máy sấy đối lưu cưỡng bức 24

Hình 4.2: Sơ đồ lò đốt hột nhãn và bộ trao đổi nhiệt máy sấy đối lưu tự nhiên .27

Hình 4.3: Hệ thống lò đốt hột nhãn và bộ trao đổi nhiệt mới 30

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Tính chất lý hóa của nhãn trước và sau khi sấy 5

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của hột nhãn .6

Bảng 2.3: Đặc tính chất đốt của nhãn 6

Bảng 2.4: Thành phần nhiên liệu theo kí hiệu 7

Bảng 2.5: Tính hệ số chuyển đổi K .8

Bảng 2.6: Nhiệt trị của một số loại nhiên liệu 9

Bảng 2.7: Thành phần của sản phẩm cháy .11

Bảng 4.1: Tóm tắt kết quả trung bình 25

Bảng 4.2: Tổng hợp kết quả từ quá trình sấy .25

Bảng 4.3: Tóm tắt nhiệt độ trung bình .28

Bảng 4.4: Tổng hợp kết quả từ quá trình sấy .28

Bảng 4.5: Chi phí làm lò và bộ trao đổi nhiệt .46

Chương 1

MỞ ĐẦU

Cây nhãn là cây nông nghiệp được trồng nhiều ở các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long, nhất là tỉnh Tiền Giang Để bảo quản nhãn trái (đặc biệt là cơm nhãn) được lâu hơn thì các chủ cơ sở chế biến cơm nhãn khô đã dùng phương pháp sấy khô Cơm nhãn khô gần đây đã trở thành sản phẩm phổ biến đáp ứng nhu cầu của trong nước và xuất khẩu

Hầu hết các cơ sở đều sấy khô theo phương pháp thủ công là dùng lò than đá để sấy trực tiếp, phương pháp này có nhiều nhược điểm như: khó khống chế nhiệt độ sấy (phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của thợ lò) dẫn đến khô không đều, tốn than, sản phẩm sấy bám nhiều bụi lò, tốn công để theo dõi và đảo xề

Nhằm khắc phục những nhược điểm trên và đáp ứng yêu cầu mới là sản xuất sạch hơn, giảm chi phí sản xuất, cường độ lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm, không bám bụi, khô đều và giữ màu vàng đẹp của cơm nhãn thì từ năm 2003 Thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm đã nghiên cứu cải tiến và chế tạo máy sấy trái nhãn và máy sấy khay cải tiến Máy cũng đã được thiết kế thành công và đang hoạt động (5 máy) tại

cơ sở sấy nhãn của Bác Hai Mật ở Ấp Hòa Ninh, Xã Đông Hòa Hiệp, Cái Bè, Tiền Giang

Nhằm cung cấp nhiệt cho quá trình sấy, than đá đã được sử dụng làm chất đốt tuy khá thuận lợi khi vận hành, lò đốt nhỏ gọn nhưng chi phí chất đốt vẫn còn khá cao, trong khi các nguồn phế liệu thải ra từ quá trình chế biến như vỏ nhãn, cành nhãn, hột nhãn có thể tận dụng như là chất đốt

Được sự cho phép của Khoa Cơ khí công nghệ Trường Đại học Nông Lâm và sự hướng dẫn tận tình của Thầy Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm tôi thực hiện đề tài: “Khảo nghiệm hệ thống lò đốt hột nhãn cho máy sấy cơm nhãn sử dụng gián tiếp có sẵn và tính toán thiết kế hệ thống lò đốt hột nhãn 15 kg/h và bộ trao đổi nhiệt kiểu đối lưu tự nhiên”

MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích chung

Khảo nghiệm hệ thống lò đốt hột nhãn cho máy sấy cơm nhãn sử dụng gián tiếp

có sẵn và tính toán thiết kế cho máy

1.2 Mục đích cụ thể

− Khảo nghiệm lò đốt hột nhãn và bộ trao đổi nhiệt có sẵn kiểu đối lưu cưỡng bức

và đối lưu tự nhiên:

o Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống

o Khảo nghiệm, đánh giá quá trình cháy, sử dụng hột nhãn, hiệu suất lò và vận hành sử dụng lò

− Độ chịu lửa: không bị chảy và biến mềm khi làm việc ở nhiệt độ cao

− Độ bền lửa: vật liệu không bị cháy ở nhiệt độ cao

− Độ cứng: khả năng chống lại sự xâm nhập cơ học của các vật liệu khác

− Độ dẫn nhiệt

− Độ bền hóa học: khả năng chống lại tác dụng hóa học của môi trường xung quanh, lò đốt thường chịu tác dụng hóa học của khí lò, xỉ, kim loại nóng

2.1.3 Phân loại vật liệu chịu lửa: /9/

Điều kiện sử dụng vật liệu chịu lửa rất khác nhau, nên có nhiều loại vật liệu chịu lửa Vật liệu chịu lửa được phân chia như sau:

− Theo độ chịu lửa:

o Loại chịu lửa thường: độ chịu lửa từ 1580 ÷ 1770 0C

o Loại chịu lửa cao: độ chịu lửa từ 1770 ÷ 2000 0C

o Loại chịu lửa rất cao: độ chịu lửa trên 2000 0C

− Theo hình dạng và kích thước:

o Loại thường (tiêu chuẩn) chữ nhật và gạch hình nêm (kiểu lưỡi cuốc)

o Loại dị hình đơn giản

o Loại phức tạp

o Loại rất phức tạp và khối lớn

2.2 Các loại lò đốt: /14/

2.2.1 Lò đốt trực tiếp

Khí đốt được thổi trực tiếp qua lớp hạt cùng với không khí sấy

− Ưu điểm: thiết bị đơn giản, rẻ, hiệu suất cao

− Nhược điểm: khói lò và tàn tro bị dính vào vật liệu sấy, cần phải có quá trình làm sạch, đặc biệt là nhiên liệu đốt có lưu huỳnh (như than đá) sẽ nhanh chóng làm rỉ mòn các chi tiết máy

2.2.2 Lò đốt gián tiếp

Khí đốt được cách ly với không khí sấy, nhiệt lượng được truyền qua bề mặt của

bộ trao đổi nhiệt

− Ưu điểm: khí sấy sạch, chất lượng sản phẩm được đảm bảo, dùng trong việc sấy nông sản có giá trị cao như rau quả, hạt tiêu, hạt điều…, an toàn cho buồng sấy, không

sợ hỏa hoạn, không bị ăn mòn chi tiết máy

− Nhược điểm: hiệu suất nhiệt thấp hơn 25 ÷ 50 % so với lò đốt trực tiếp Tức tiêu tốn nhiều nhiên liệu dẫn đến tăng chi phí sấy

2.3 Phân loại và yêu cầu chính của thiết bị trao đổi nhiệt: /1/

Trong đời sống sinh hoạt hay trong công nghiệp, chúng ta luôn gặp yêu cầu cần đốt nóng hay làm nguội một chất lỏng, chất khí hoặc chất rắn nào đó, thiết bị nhằm thực hiện yêu cầu này được gọi là thiết bị trao đổi nhiệt Chất lỏng hay chất khí tham gia quá trình trao đổi nhiệt được gọi là chất mang nhiệt hay môi chất

2.3.1 Phân loại thiết bị trao đổi nhiệt

− Phân loại theo chiều chuyển động của môi chất

− Phân loại theo công dụng của thiết bị

− Phân loại theo sự hoạt động của môi chất

− Phân loại theo nguyên lý làm việc của thiết bị

2.3.2 Yêu cầu chính của thiết bị trao đổi nhiệt

− Hệ số truyền nhiệt có giá trị càng lớn càng tốt

− Trở kháng thủy lực đối với dòng môi chất nóng và lạnh càng nhỏ càng tốt

− Bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị phải làm sao ít bị bám bẩn, dễ dàng làm sạch và

Bảng 2.1: Tính chất lý hóa của nhãn trước và sau khi sấy

STT Các thành phần Cơm nhãn tươi,

%

Cơm nhãn sau sấy, %

Thành phần ăn được của hột

Độ tro Vitamin A&B

78,15 1,47 1,4 15,6

1 1,38

1,00

-

19 27,91 3,36

-

75,5 1,05 1,39 15,56

1 0,2

Nhiệt trị, MJ/kg Cành

77,9±0,89 77,7±0,6 80,9±0,6

18,4±1,2 18,1±0,8 17,16±0,4

17,7±0,4 17,3±0,1 17,7±0,1

2.5 Quá trình cháy của nhiên liệu: /17/

2.5.1 Quá trình cháy: /14/

2.5.1.1 Cháy thuận

Khối chất đốt nằm trên ghi lò, không khí được cung cấp từ phía dưới Quá trình cháy tạo thành các “vùng” sau:

− Dưới cùng là vùng tro, gồm các chất trơ không cháy được

− Kế trên là vùng cháy, chủ yếu là carbon thể rắn cháy rực đỏ

− Kế trên nữa là vùng nhiệt phân, chất đốt bị nung nóng làm thoát các chất bốc lên trên

− Bên trên khỏi mặt chất đốt là vùng cháy chất bốc, cháy với ngọn lửa, nếu có đủ không khí thứ cấp, nếu rất thiếu không khí này, sẽ là khói mù mịt

Gọi là cháy thuận, vì không khí cung cấp và khói sinh ra di chuyển cùng chiều

2.5.1.2 Cháy ngược

Nếu không khí được cung cấp từ trên đi xuống, lớp chất bốc cũng được kéo ngược xuống Xuyên qua lớp than đang cháy đỏ và lớp tro đang còn nóng, chất bốc tăng nhiệt độ nên dễ dàng cháy hơn, và cháy trọn vẹn hơn, nghĩa là ít sinh khói và muội than

Gọi là cháy ngược vì chiều di chuyển tự nhiên (đi lên) của chất bốc ngược với chiều di chuyển của không khí đi xuống

Hình 2.1: Quá trình cháy thuận và cháy ngược

2.5.2 Tính chất chung của nhiên liệu: /17/

Khi sử dụng hột nhãn để cung cấp cho quá trình đốt cháy nhằm vào mục đích sấy thì phải thỏa mãn yêu cầu chung của các loại nhiên liệu như:

− Dễ cháy, tỏa nhiệt lớn tính theo 1 đơn vị thể tích hay trọng lượng

− Khi cháy nhiên liệu không được tách ra khí độc hại đến sức khỏe của con người cũng như ăn mòn những vật liệu xây lò

− Dễ khai thác, rẻ tiền Bảo đảm các chỉ tiêu về kinh tế và kĩ thuật

Thành phần nhiên liệu có 2 phần:

− Phần cháy được: các chất hữu cơ phức tạp: C, H2, S, SO2

− Phần không cháy được: tro, xỉ, hơi ẩm: O2, N2, CmHn

Bảng 2.4: Thành phần nhiên liệu theo kí hiệu:

Kết quả phân tích thành phần nhiên liệu đều cho dưới dạng khô, vì độ ẩm cả chúng thay đổi theo thời tiết Trong kĩ thuật lại cần đến thành phần làm việc, cho nên khi tính toán cần chuyển về thành phần làm việc

Muốn chuyển các thành phần đã biết về thành phần cần chuyển dùng công thức:

x K

x cd = *

Với: x: thành phần đã biết, %

2.5.3 Tính chuyển thành phần nhiên liệu: /17/

Khi biết thành phần cháy của nhiên liệu cần chuyển sang thành phần làm việc dùng hệ số chuyển đổi K:

100

)(

100− S k +A k

100

)(

100− S lv+A lv+w lv

S

−100

2.5.4 Xác định nhiệt trị của nhiên liệu: /17/

Nhiệt trị là nhiệt lượng tỏa ra khi cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu

Nhiệt lượng tỏa ra khi cháy nhiên liệu là kết quả của các phản ứng cháy tỏa nhiệt của các nguyên tố riêng biệt trong nhiên liệu Nhưng đồng thời cũng có quá trình thu nhiệt cùng tiến hành song song như sấy khô, phân hủy các chất phức tạp thành các thành phần đơn giản Trong mỗi phản ứng hóa học như vậy sẽ giải phóng một phần

nhiệt lượng nhất định Có 2 loại nhiệt sinh: nhiệt sinh cao (nhiệt trị cao) Qc và nhiệt sinh thấp (nhiệt trị thấp) Qt

Căn cứ vào hiệu ứng nhiệt của từng nguyên tố khi đốt cháy D.I MENDELEEV xác định công thức để tính toán nhiệt trị của: nhiên liệu lỏng hay rắn như sau:

)9(6)(

26300

)9(1,25)(

8,1081256

25 lv lv c

C+ 2 → 2 +

− Khi cháy không hoàn toàn:

1 2

2/

1 O CO Q c

− Khi cháy tiếp khí CO hình thành:

2 2 2

2/

2

1 c c

Khối lượng riêng của oxi ρO2 = 1,428 kg/m3, của CO ρCO2 = 1,946 kg/m3

Thay vào công thức (1):

Như vậy khi đốt cháy hoàn toàn 1kg carbon cần phải sử dụng 1,866 m3 khí O2 và sinh 1,866 m3 khí CO2

− Xác định lượng không khí oxi đốt cháy nhiên liệu rắn:

Lượng các nguyên tố cháy được trong 1 kg nhiên liệu tham gia phản ứng cháy bao gồm:

100100100100

lv lv C lv

* 6 , 5 100

* 7 , 0 100

* 933 , 0

0

2

lv lv

C lv

lv O

O S

H C

* 6 , 5 100

* 7 , 0 100

* 933 , 0 (

* 21

1

* 21

1

2 2

0 0

O

lv lv

C lv

lv O

kk

O S

H C

V V

ρ

− +

+

=

=

lv lv

lv C

lv kk

Do ở điều kiện bình thường không khí có chứa ẩm nên:

− Hệ số tiêu hao không khí và lượng không khí cần thiết:

Hệ số tiêu hao không khí α là tỉ số giữa lượng không khí thực tế Lα và lượng không khí lí thuyết L0 khi đốt nóng cùng 1 đơn vị nhiên liệu.:

0

L

Lα

α =

o Khi Lα > L0→ α > 1 và α gọi là hệ số không khí dư

o Khi Lα < L0→ α < 1 thì sự cháy nhiên liệu xảy ra không hoàn toàn Hệ số

α lớn hay nhỏ tùy thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, loại thiết bị buồng đốt và phương pháp đốt

Bảng 2.7: Thành phần của sản phẩm cháy:

Sản phẩm Thành phần nhiên liệu

Cháy hoàn toàn Cháy không hoàn toàn

2.7 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của chúng: /3/

Đối với nhiên liệu rắn lỏng:

α

L N

N2= 0 , 008 * + 0 , 79 * , n.m3/kg

2 2 2 2

H = H O

%100

*64

*32

*28

*18

*

44 CO2 + H2O+ N2 + O2 + SO2

=

2.8 Tính nhiệt độ cháy lí thuyết của nhiên liệu và nhiệt độ thực tế của lò: /3/

Nếu cho rằng toàn bộ lượng nhiệt tỏa ra khi cháy nhiên liệu chỉ dùng để nung nóng sản phẩm cháy (coi đây là quá trình đoạn nhiệt và không có phản ứng phân hóa nhiệt của các chất trong nhiên liệu) thì nhiệt độ cháy của nhiên liệu được gọi là nhiệt

độ lí thuyết tlt, vì vậy có phương trình:

α

α α

L t C V

t C V

Q i t

lt spc

Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg, kJ/n.m3

Vα: lượng sản phẩm cháy tọa thành khi đốt 1 đơn vị nhiên liệu, n.m3/kg

tnl, tlt: nhiệt độ của nhiên liệu và không khí được nung trước, 0C

Lα: lượng không khí thực tế để đốt 1 đơn vị nhiên liệu, n.m3/kg

Giả thiết hàm nhiệt tổng iΣ nằm trong giới hạn i1 ứng với t1, và i2 ứng với t2 nghĩa

là i1 < iΣ < i2 trong điều kiện t2 – t1 = 100 0C, dùng phương pháp nội suy ta xác định nhiệt độ cháy lí thuyết theo công thức:

1 1 2 1 2

1*(t t ) t i

i

i i

i1, i2: hàm nhiệt của sản phẩm cháy ứng với nhiệt độ t1,t2, kJ/n.m3

Nhiệt độ cháy thực tế của lò bằng tích số của nhiệt độ cháy lí thuyết với hệ số tổn thất nhiệt của sản phẩm cháy ηtt

lt tt

t =η *

Với: ηtt: hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy (0,56 ÷ 0,62)

2.9 Công thức tính toán lò đốt

2.9.1 Chi phí không khí của quạt: /3/

Lưu lượng gió của quạt:

υ

q q

V

Trong đó:

Vq: lưu lượng quạt, m3/s

ν: thể tích riêng của khối không khí sấy, m3/kg

2.9.2 Công suất lò đốt: /14/

)(

* I2 I1G

Trong đó:

Gq: lưu lượng gió khối quạt, kg/s

I1: entanpi của khí trời, kJ/kgKKK

I2: entanpi của không khí sấy, kJ/kgKKK

− Chi phí chất đốt (lượng hột nhãn cần thiết):

q: nhiệt trị của nhiên liệu đốt, MJ/kg

2.9.3 Tổn thất nhiệt qua vách lò, đáy lò, nóc lò: /2/

T n

n

kk T

06,0

2

2 1

δλ

M1, M2: khối lượng vật liệu trước và sau khi sấy, kg

Năng lượng cần thiết Nct để làm bay hơi 1 kg nước vào khoảng 2,44 ÷ 3 MJ/kg

2.9.5 Thể tích buồng đốt: /17/

Xác định thể tích buồng đốt dựa vào mật độ nhiệt thể tích buồng đốt

q

B Q V

d t bd

*

= , m3

Trong đó:

d t

Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg

B: lượng tiêu hao hột nhãn, kg/h

q

Q B

F =0,28* * , m2 Trong đó:

d t

Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg

B: lượng hột nhãn cần đốt, kg/h

R: cường độ cháy của ghi, kg/m2.h

qr: nhiệt thế trên ghi, W/m2

Diện tích sống của ghi thường là: 18 ÷ 20 % diện tích ghi

2.9.7 Nhiệt thu do đốt cháy nhiên liệu: /3/

d t

Trong đó:

d t

Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/h

B: lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

− Nhiệt do khói mang ra ngoài:

kt kt kt

Trong đó:

Vkt: lượng sản phẩm cháy, m3/kg

B: lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

tkt: độ khói ra ở bộ chia nhiệt, 0C

Ckt: nhiệt dung riêng của khói lò, kJ/kg0C

2.9.8 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn cơ học: /3/

d t

d t

Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg

2.9.9 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn hóa học: /3/

Đốt nhiên kiệu theo phương pháp có ngọn lửa thì lượng sản phẩm cháy ra khỏi lò chứa 1 % CO, 0,8 % H2 chưa kịp cháy Nhiệt trị của hỗn hợp này khoảng 12140 kJ/m3 Gọi P là lượng khí cháy: P = 0,03 ÷ 0,05 phần lượng sản phẩm cháy

2.9.10 Tính toán bộ trao đổi nhiệt: /2/

™ Xác định tốc độ khói đi trong ống:

w: vận tốc khói đi trong ống, m/s

V: lượng sản phẩm cháy qua ống, m3/s

Fk: tiết diện của ống, m2

™ Tính diện tích và chiều dài từng đoạn ống:

− Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình:

Chia đoạn ống thành 3 phần với sự chuyển động giữa luồng không khí do quạt cung cấp và luồng không khí nóng trong bộ trao đổi nhiệt

o Chuyển động song song

o Chuyển động cùng chiều

o Chuyển động cắt nhau

− Tính hệ số truyền nhiệt k:

Nhiệt độ trung bình của khói đốt trong thiết bị:

2

r v k

t t

=

Trong đó:

tv,r: nhiệt độ của khí vào và ra bộ trao đổi nhiệt, 0C

− Diện tích bề mặt truyền nhiệt:

t F k

Q= * *Δ , kcal/h

Với: Q: nhiệt lượng cung cấp vào bị trao đổi nhiệt

− Tính chiều dài bộ trao đổi nhiệt:

d

F L

S = + , m2 Trong đó:

b a

S1 = 2 * *

c b

2.9.11 Trở lực và tổn thất áp suất tại lò và đường ống trao đổi nhiệt: /14/

− Trở lực qua ghi lò và lớp vật liệu:

2

)105

*(

*

*81,9

F

B m

− Tổn thất năng lượng do trở lực cục bộ:

k cb

φ: khối lượng riêng của khói trong đường ống, kg/m3

− Tổng tổn thất tĩnh áp trên đường ống cấp nhiệt và lò đốt:

1

cb cb ms ms

*

2 ρ

= Δ

Với: v: vận tốc dòng khí vào đầu quạt, m/s

Áp suất toàn phần mà quạt lò cần có để thắng trở lực:

h = ht+ΔP

2.9.12 Tính hiệu suất của hệ thống sấy: /17/

− Hiệu suất của lò và bộ trao đổi nhiệt:

% 100

Qhi: nhiệt lượng hữu ích cung cấp cho quá trình sấy, kJ

Qt: tổng nhiệt lượng cung cấp cho quá trình sấy, kJ

− Hiệu suất chung:

% 100

Nnước: nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi nước, MJ

Nnước = 2,4*Mnước, MJ/kgH2O

Ncc: nhiệt lượng hột nhãn cung cấp, MJ

2.10 Chọn quạt

2.10.1 Nhiệm vụ quạt: /7/

Trong hệ thống sấy quạt có 2 nhiệm vụ chính:

− Mang nhiệt đến với vật liệu sấy, làm nóng vật liệu sấy làm bốc ẩm vật liệu sấy

− Mang hơi nước ra khỏi vật liệu sấy

2.10.2 Phân loại quạt: /7/

− Theo nguyên tắc làm việc: có 2 loại quạt chính: quạt li tâm và quạt hướng trục

− Theo công suất: có 3 loại:

o Quạt thấp áp: H < 100 mmH2O

o Quạt trung áp: H < 300 mmH2O

o Quạt cao áp: H > 300 mmH2O

− Theo số vòng quay riêng nN

Quạt hướng trục chỉ có ở quạt thấp áp, còn quạt li tâm có ở 3 loại trên

2.10.3 Chọn quạt: /7/

Thông số chính của quạt là phải đảm bảo về cột áp và lưu lượng gió, để cung cấp một lượng gió (nhiệt) cần thiết để thắng sức cản của hệ thống và vật cản sấy Nên việc chọn quạt theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất kết hợp với qui trình sản xuất của cơ sở…

để lắp đặt quạt được dễ dàng, nhanh chóng và ít tốn thời gian

2.10.4 Công suất động cơ vận hành: /7/

K

d d

K N N

η

*102

* 0

V: lưu lượng thể tích của không khí, m3/s

H0: tổng trở lực hệ thống quy về điều kiện tiêu chuẩn, mmH2O

tb

H H

ρ0: khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, kg/m3

ρtb: khối lượng riêng trung bình của không khí, kg/m3

ηq: hiệu suất của quạt

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Dụng cụ đo và thiết bị phục vụ cho khảo nghiệm

Gồm các dụng cụ đo và thiết bị sau:

− Nhiệt kế bầu khô bầu ướt, khoảng đo 0 ÷ 50 0C: đo nhiệt độ môi trường và xác định ẩm độ tương đối của môi trường

− Nhiệt kế, khoảng đo 0 ÷ 350 0C: đo nhiệt độ sấy, nhiệt độ khói lò

− Nhiệt kế hồng ngoại: đo nhiệt độ bề mặt bên ngoài áo lò

− Dụng cụ đo trở lực: đo trở lực quạt sấy

− Đồng hồ điện tử: đo thời gian sấy

− Cân đồng hồ 0 ÷ 120 kg: cân cơm nhãn trên xề trước và sau cho vào buồng sấy

để xác định lượng nước mất đi trong quá trình sấy

− Thước dây 5 m: đo kích thước lò đốt, buồng đốt, buồng sấy, bộ trao đổi nhiệt

− Lò đốt và bộ trao đổi nhiệt có sẵn

3.2 Phương pháp khảo nghiệm

3.2.1 Phương pháp tiến hành khảo nghiệm lò và bộ trao đổi nhiệt

− Ghi lò được bằng gang phẳng thẳng đứng tạo sự cháy ngược

− Buồng chứa hột nhãn được thiết kế dạng nghiêng tạo góc tự chảy cho hột nhãn trong lúc đốt cũng như tiếp liệu

− Không khí sơ cấp được đi vào xuyên qua lớp hột nhãn đốt và cửa gió thứ cấp ở trước vách nghiêng buồng đốt, tạo sự cháy ở trước ghi lò

3.2.1.2 Các phương pháp đo đạt và số liệu khảo nghiệm

− Các số liệu khảo nghiệm được đo bằng các dụng cụ: cân đồng hồ, nhiệt kế với khoảng đo 0 ÷ 350 0C, đồng hồ điện tử, nhiệt kế bầu khô, bầu ướt, dụng cụ đo trở lực, nhiệt kế hồng ngoại

− Lập bảng để ghi lại các số liệu đo được để xử lý

− Các số liệu tính toán được tính theo phương pháp thông qua các công thức trung gian

3.2.2 Phương pháp thiết kế

− Trên cơ sở các kết quả khảo nghiệm và tổng hợp các tài liệu liên quan

− Chọn lọc các thông số tính toán

− Tính toán và thiết kế