thiết kế thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩmmẻ

công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất. Đặc biệt là sấy cà phê nhân, đó là thành phẩm để chế biến cafe bột, cafe sửa và các loại bánh kẹo cao cấp ... Do dặc điểm đường sau khi sấy phải đảm bảo mùi thơm, màu sắc và độ khô đặc trưng nên có nhiều phương pháp sấy khác nhau như sấy thùng quay, sấy băng tải … Trong đồ án này em có nhiệm vụ thiết kế thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩmmẻ. Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành. Do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót trong qúa trình thiết kế. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Ccông nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất. Đặc biệt là sấy cà phê nhân, đó là thành phẩm để chế biến cafe bột, cafe sửa và các loại bánh kẹo cao cấp ... Do dặc điểm đường sau khi sấy phải đảm bảo mùi thơm, màu sắc và độ khô đặc trưng nên có nhiều phương pháp sấy khác nhau như sấy thùng quay, sấy băng tải … Trong đồ án này em có nhiệm vụ thiết kế thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩmmẻ. Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành. Do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót trong qúa trình thiết kế. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn C

LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50 đến

60 ở các Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp

Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ nghệ sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất Đặc biệt là sấy

cà phê nhân, đó là thành phẩm để chế biến cafe bột, cafe sửa và các loại bánh kẹo cao cấp

Do dặc điểm đường sau khi sấy phải đảm bảo mùi thơm, màu sắc và độ khô đặc trưng nên có nhiều phương pháp sấy khác nhau như sấy thùng quay, sấy băng tải …

Trong đồ án này em có nhiệm vụ thiết kế thiết bị sấy thùng quay dùng

để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩm/mẻ

Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành Do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót trong qúa trình thiết kế Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Cao Cường để tôi có thể hoàn thành tốt

đồ án này

Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 Giới thiệu phương pháp và qui trình công nghệ của sản phẩm

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống.Đặc biệt trong nghành công nghệ thực phẩm, chế biến bảo quản, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất.Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

Đường là một sản phẩm của nghành công nghệ thực phẩm và để thu được đường thành phẩm chất lượng về thành phần cũng như giá trị cảm quan không thể thiếu quá trình sấy trước khi làm nguội và bao gói

Do tính chất và thành phần của đường khi sấy phải giữ được các tính chất về giá trị cảm quan nên dùng mốt số loại thiết bị như sấy thùng quay, sấy sàn rung, sấy tầng sôi…

Trong đồ án này em nhận nhiệm vụ thiết kế thiết bị sấy thùng quay dùng

để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩm/mẻ

1.1.Khái niệm chung về sấy:

1.1.1.Khái niệm:

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi ẩm ra khỏi vật liệu rắn hoặc lỏng Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ ) và để bảo quản trong một thời gian dài, nhất là đối với lương thực thực phẩm

Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán do chênh lệch độ ẩm

ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh Sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy

+ Đầu tư ít vốn (máy móc, nhân công) ít tốn nhiệt năng + Bề mặt trao đổi nhiệt lớn

- Nhược điểm của phương pháp:

+ Khó thực hiện cơ giới hóa,không điều chỉnh được nhiệt độ cần thiết

+ Cường độ sấy không cao,sản phẩm sấy không đồng đều + Chiếm diện tích mặt bằng lớn

+ Sản phẩm không đạt vệ sinh do nhiễm bụi,vi sinh vật + Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày + Sử dụng nhiều nhân công , tốn thời gian, năng suất thấp + Nhiều sản phẩm tạo thành không đạt yêu cầu kỹ thuật

 Sấy nhân tạo:

Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm

Với sấy nhân tạo tùy theo từng loại sản phẩm yêu cầu chất lượng mà

có các dạng khác nhau: Sấy đối lưu, sấy tiếp xúc và sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy tầng sôi

- Ưu điểm của phương pháp:

+ Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên + Kiểm soát được sản phẩm ra vào,nhiệt độ cung cấp + Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu

+ Tốn ít mặt bằng, nhân công

- Nhược điểm:

+ Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật, chi phí năng lượng

1.1.3.Nguyên lý của quá trình sấy:

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt Đây là quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu

Tốc độ sấy chịu ảnh hưởng của:Nhiệt độ,môi trường không khí ẩm xung quanh nên ta xét 2 mặt của quá trình sấy là mặt tĩnh lực học và mặt động lực học

 Mặt tĩnh lực học: Tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta sẽ tìm được độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy và của tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy

và nhiệt lượng cần cho quá trình sấy

 Mặt động lực học: Tức là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình sấy như: Tính chất cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy,tốc độ sấy

và thời gian sấy thích hợp

1.2 Giới thiệu về nguyên liệu sấy:

 Đường saccarose là chất có vị ngọt tự nhiên là loại thực phẩm bổ dưỡng cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể con người Đường có thể dùng trực tiếp hằng ngày hay dùng làm nguyên liệu trong công nghệ sản xuất thực phẩm:đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát

 Quy trình sản xuất đường:

Nguyên liệu mía  xử lý công đoạn ép nước mía hỗn hợplàm sạchcô đặc nấu đường và kết tinhly tâmsấy bao góiđường thành phẩm

- Thuyết minh quy trình:

Nguyên liệu mía được xử lý băm ép trước khi đi vào nhà máy ép để thu nước mía hỗn hợp Nước mía hỗn hợp được trung hòa để xử lý cặn bẩn lơ lửng sau đó gia nhiệt và đem đi cô đặc nhằm tăng nồng độ chất khô giúp cho việc nấu đường tốt và nhanh hơn Đường sau khi nấu và trợ tinh đã tạo thành tinh thể được ly tâm để tách lấy đường cát Đường cát là sản phẩm mong muốn trong quá trình sản xuất đường Sau khi ly tâm đường được sấy đến độ ẩm cần thiết cho quá trình bảo quản lưu trữ và chất lượng đường được tốt Sấy xong sản phẩm được bao gói thành đường thành phẩm đưa vào kho chờ phân phối

 Tính chất của đường:

+ Khối lượng riêng:1,5879 g/cm3 + Nhiệt độ nóng chảy: 186-180oc + Không tan trong rượu,benzen,dầu hỏa nhưng dễ tan trong nước độ tan tỉ lệ với nhiệt độ

Độ hòa tan của đường saccarose trong nước:

Nhiệt độ

o C

Độ hòa tan saccarose/100g nước

Nhiệt độ

o C

Độ hòa tan saccarose/100g nước

Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm theo

chiều tăng nhiệt độ như sau:

+ Trong môi trường kiềm saccarose bị phân hủy thành lactose, glucose, fructose và các hợp chất đường khác

+ Ở pH = 8-9 đun nóng trong thời gian dài đường saccarose bị phân hủy thành hợp chất màu vàng và màu nâu tốc độ phân hủy tăng theo độ PH

1.3 Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy:

1.3.1 Tác nhân sấy: những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra

từ vật liệu sấy

Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung

ẩm thoát ra từ vật sấy Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đố sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại

Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy :

- Gia nhiệt cho vật sấy

- Tải ẩm mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường

- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt

Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy có thể thực hiện một trong các nhiệm vụ trên

Cỏ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn : Gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường Nếu ẩm thoát

ra khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình bốc ẩm

từ vật liệu sấy thậm chí cồn làm ngừng trệ quá trình thoát ẩm Để tải ẩm đã bay hơi từ vật sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp:

- Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt

- Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài ( sấy chân không)

Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nó đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm Các tác nhân sấy thường dùng là không khí nóng và khói lò, hơi quá nhiệt, chất lỏng…

1.3.2 Các loại tác nhân sấy:

- Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho

sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiêt không khí (calorife khí, hơi hay khí hoặc khói), nhiệt độ sấy không quá cao, thường nhỏ hơn 5000C vì nếu nhiệt độ cao quá thiết bị trao đổi nhiêt phải được chế tạo bằng thếp hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt

Đối với thiết bị sấy thùng quay tác nhân sấy được sử dụng chủ yếu là không khí ẩm với ba yếu tố : độ ẩm tương đối của không khí ẩm, nhiệt độ của không khí trước khi vào thùng quay là t1 và nhiệt độ của khối không khí khi

ra khỏi thùng quay là t2 nhiệt độ tác nhân sấy sau khi ra khỏi thùng sấy t2được chọn sao cho tổn thất năng lượng là nhỏ nhất

- Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiêt tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm gây mùi khói

- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm đễ bị cháy nổ và có khả năng chụi được nhiệt độ cao

1.3.3.Chế độ sấy:

Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt truyền chất giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năng suất , chất lượng sản phẩm yêu cầu và chi phí vận hành cũng như chi phí năng lượng là hợp lí

Một số chế độ sấy thường gặp:

1.3.3.1.Chế độ sấy có đốt nóng trung gian: Chế độ sấy này dùng để sấy

những vât liệu không chụi được nhiệt độ cao

1.3.3.2.Chế độ sấy hồi lưu một phần: Chế độ này khá tiết kiệm năng

lượng nhưng lại tồn nhiều chi phí đầu tư thiết bị

1.3.3.3.Chế độ sấy hồi lưu toàn phần: Là chế độ sấy kín tác nhân sấy

được hồi lưu hoàn toàn.Chế độ này dùng để sấy các sản phẩm không chứa nước mà còn là các loại chứa tinh dầu cần được thu hồi …

1.3.3.4 Chế độ sấy hồi lưu và đốt nóng trung gian:

1.3.4 Thiết bị sấy và chế độ sấy:

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:

- Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hay thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có thiết bị sấy bằng phương pháp đặt biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần…

- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không hay thiết bị sấy ở áp suất thường

- Dựa vào phương thức và chế độ làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn

- Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu hay thiết bị sấy bức xạ…

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải…

- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy: cùng chiều hay ngược chiều

1.4 Chọn phương án sấy và thiết bị sấy:

 phân loại thiết bị sấy

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy

 Dựa vào tác nhân sấy có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng dòng điện cao tần

 Dựa vào áp suất làm việc có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở

áp suất thường

 Dựa vào phương thức làm việc có sấy liên tục và sấy gián đoạn

 Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ

 Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun

 Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng chiều, ngược chiều, giao chiều

 Các phương thức sấy

 Sấy gián đoạn: phương thức này cho năng suất thấp, các thao tác nặng nhọc, cồng kềnh Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ,sấy các loại sản phẩm có hình dạng khác nhau

 Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn

Tính chất vật liệu là yếu tố quan trọng quyết định chọn thiết bị và phương thức sấy

Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên dùng khi không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví như các sản phẩm

dễ nổ, nhả hơi độc hại, sản phẩm dược phẩm hay sản phẩm có chất lượng cao

 Phương án thiết kế máy sấy thùng quay tiến hành theo các bước sau

 Chọn dạng thiết bị sấy

 Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy

 Chọn chế độ sấy tối ưu

 Tính toán nhiệt cho thiết bị sấy

 Tính và chọn các thiết bị phụ

 Tính toán kinh tế kỹ thuật cho toàn bộ máy sấy

 Chọn thiết bị và tác nhân sấy dùng để sấy đường

Có nhiều phương án để chọn,mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm riêng của nó

Vấn đề quyết định để chọn cơ cấu thiết bị sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào nhiệt độ sấy cho phép và thời gian lưu lại cho phép của vật liệu trong thiết bị sấy

Vì đường là vật liệu dạng hạt nên chọn thiết bị sấy thùng quay Do đường saccarose nóng chảy ở 186-1880c và bị biến chất ở nhiệt độ cao nên chọn tác nhân sấy là không khí ẩm Mặt khác ường là sản phẩm có thể sử dụng trực tiếp hay dùng làm nguyên liệu sản xuất các thực phẩm khác vì thế

ta nên chọn TNS là không khí ẩm để tránh làm nhiễm bẩn, nhiễm độc vào đường và tạo mùi thơm Và môi chất mang nhiệt là hơi nước để tiện cho việc điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khi cần thiết cũng như có thể tận dụng nguồn hơi nước từ lò hơi sẽ giảm chi phí

Vậy để sấy đường ta thiết kế thiết bị sấy thùng quay có các thông số

 Chọn tác nhân sấy là không khí

 Chọn calorifer khí-hơi

 Thiết bị làm việc liên tục

 Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều

 Thiết bị có lắp cánh đảo

 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị sấy thùng quay

 Ưu điểm

Tạo ra sản phẩm đồng đều, tốc độ sấy nhanh do sự tiếp xúc trực tiếp và tối đa giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy nhờ có sự đảo trộn khi thùng quay Cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được, thiết bị gọn

 Nhược điểm

Do trong quá trình đảo trộn vật liệu bị gãy vụn tạo ra bụi nên trong một

số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm,làm giảm giá trị kinh tế

 Nguyên tắc làm việc của hệ thống sấy thùng quay

Thiết bị là một thùng hình trụ đặt dốc so với phương nằm ngang từ 1/15 đến 1/50 có hai vành đai khi thùng quay thì trượt trên con lăn tựa khoảng cách giữa các con lăn tựa náy có thể thay đổi được để thay đổi độ nghiêng của thùng.Thùng quay được nhờ nhờ vành bánh răng khía gắn vào thùng vành bánh răng này ăn khớp với bánh răng truyền động để nhận truyền động của

mô tơ qua hộp giảm tốc

Vật liệu ướt vào thùng ở đầu cao được đảo trộn, di chuyển trong thùng nhờ những cánh đảo Vận tốc chuyển động của tác nhân sấy trong thùng khoảng 2-3 m/s còn thùng quay với tốc độ 1-8 vòng/phút Trong thùng sấy vật liệu tiếp xúc với TNS thực hiện quá trình truyền nhiệt và chuyển khối làm bay hơi ẩm Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu di chuyển theo chiều dài thùng.Quá trình tính toán làm sao khi hết chiều dài thùng vật liệu đạt độ ẩm cần thiết và được tháo ra qua cửa tháo liệu Khí thải được thu hồi qua cyclon

để thu hồi các vật liệu rắn bị dòng khí cuốn theo, phần khí còn lại được quạt hút ra ngoài

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT LIỆU 2.1 Các thông số ban đầu:

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với năng suất 10 tấn sản phẩm /mẻ

Số liệu ban đầu: Năng suất sấy: 10 tấn/ngày = 2000kg/h

(Giả sử một ngày làm 5h)

Độ ẩm vật liệu vào máy sấy : w1 = 5%

Độ ẩm vật liệu ra khỏi máy sấy : w2 =1%

Nhiệt độ môi trường: t0 = 250C

Độ ẩm tương đối: 0 = 81% = 0.81

Tác nhân sấy ( TNS ) không khí nóng

Nhiệt độ TNS vào: t1 =820C

Nhiệt độ TNS ra: t2 = 460C

Thiết bị làm việc liên tục

Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều

2.2 Lượng ẩm được tách ra

1

2 1 2

100 W

W W G W

2100

1100

1

W G

W G

Chương 3 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

3.1 Tính thiết bị chính

3.1.1 Cường độ bốc hơi ẩm của đường (A)

- Cường độ bốc hơi ẩm của đường A = 9 kg/m3.h (trang 207, [3])

200

120

W W

A

W W

: Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay với

3.1.5 Số vòng quay của thùng sấy(n)

n =  D tg 

L k m

m: Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 1

k: Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, chuyển động xuôi chiều Chọn k=1,2

 : Thời gian sấy (phút)

 : khối lượng riêng xốp trung bình,  = 1587,9 kg/m3

Dt, Lt : Đường kính và chiều dài của thùng (m)

=> N= 0,13.10-2.1,343.6,7.0,038.1,37.1587,9 = 1,73 (kw)

3.2 Cân bằng nhiệt lượng

3.2.1 Nhiệt lượng vào:

Lượng không khí tiêu hao riêng (I) :

I0 =Ck.t0 + x0(r + Ch.to) (Trang 95, [2])

Với:

Ck : nhiệt dung riêng của khối không khí, Ck = 1,004 J/kg.độ

Ch : nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97 J/kg

ro : nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 00C, r0 = 2493 kJ/kg

I0 = t0 + x0(2493 + 1,97to)

Hàm ẩm của không khí ẩm (x): Đó chính là lượng hơi nước chứa trong 1kg không khí khô (kkk) tuyệt đối

bh P P

P x

xP

bhP622,0

Trong đó:

: Độ ẩm tương đối của không khí

pbh: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp không khí

ẩm đã bão hòa hơi nước (N/m2)

5,235

42,402612

exp (bar) (Trang 207, [3])

Áp suất chung của môi trường: P = 1,0132 at

3.2.1.1 Trạng thái không khí trước khi vào calorife

T v

0, 951 / bh (1, 0132 0, 4732.0, 0999).10

3.2.1.4 Cân bằng theo lượng ẩm (cân bằng vật liệu cho không khí sấy)

Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm khỏi vật liệu gọi là lượng không khí khô tiêu tốn riêng (l):

1 2

x

1

L l





 (kg kkk/kg ẩm bay hơi) (Trang 166, [2])

Khi qua calorife sưởi không khí chỉ thay đổi nhiệt độ mà không thay đổi hàm ẩm, nghĩa là x1 = x0 Do vậy ta có:

0 2 1 2

1 x

1

x x x

Bảng 2 Bảng tổng kết cho vật liệu sấy

3.2.1.5 Tính thể tích không khí :

Thể tích của không khí khi đi vào thùng sấy: V = v.L (m3/h)

Với v =

b hp p

vl1

nt

C : Nhiệt lượng riêng của 1kg ẩm trên vật liệu mang vào máy sấy

(nhiệt lượng riêng do nước mang vào)

Cn = 4,18 (kJ/kgđộ) nhiệt dung riêng của nước

vl1

vlt

C : Nhiệt lượng riêng của 1kg ẩm trên vật liệu mang vào máy sấy

(nhiệt lượng riêng do vật liệu mang vào)

Cvl : nhiệt dung riêng của vật liệu đi ra khỏi máy sấy:

Ckhô = 0,37 (kJ/kgK) nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối

Cn = 4,18 (kJ/kgK) nhiệt dung riêng của nước

1 1

Với  là vận tốc trung bình trong máy sấy

v =1,81776.10-5 m2/s là độ nhớt động học của không khí (Trang 318, [1])

l: kích thước hình học xác định theo đường kính tương đương

- Với chế độ xoáy Re > 104 :

Nu D



Với:  hệ số dẫn nhiệt ở 640 C

5 / 1

273(

273 T c T

c: hằng số phụ thuộc vào loại khí

T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí

Nu D

( 273)

9, 81.1, 34 (82 46)

8, 06.10(1, 81776.10 ) (46 273)

o

g l t t

g l t g l t Gr

Vo: Độ nhớt động học Tra bảng và tính toán Trang 259, [3]

2 = ’2 + ”2 kcal/m2.h.o C hệ số cấp nhiệt từ bề mặt của tường

ra môi trường xung quanh

’2: Hế số cấp nhiệt từ mặt ngoài của máy sấy do đối lưu tự nhiên

”2: Hế số cấp nhiệt do bức xạ

Bảng 3 : Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy:

2 Hệ số dẫn nhiệt o W/m.oK Trang 318, [1] 0,0262

5 Khối lượng riêng o kg/m3 Trang 318, [1] 1,2063

6 Độ nhớt động o m2/s Trang 318, [1] 1,5211.10-5

- Chọn nhiệt độ thành ngoài của thùng (phía tiếp xúc với không khí) tw4

= 35oC là nhiệt độ thích hợp để tác nhân sấy sau khi truyền qua vách thùng và lớp cách nhiệt đến phía ngoài của thùng thì không còn quá nóng, an toàn cho người làm việc

- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khi quyền qua bề dày thân thùng và lớp bảo vệ

- Chọn các bề dày của thùng:

Các bề dày của thùng và vật liệu:

Chọn vật liệu làm thùng sấy là thép Crom – Niken và vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh

hiệu

Giá trị chọn (m)

Vật liệu

Hệ số dẫn nhiệt

Chuẩn số Nusselt : Nu=0,47.(7,757.109)0,25 = 139,483

Hệ số cấp nhiệt ’2 :

2 0

C0 = 5,7 Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

T1 : Nhiệt độ tuyệt đối của thành máy sấy, oK , T1 = t3

Đối với bức xạ giữa khí và bề mặt vật thể, do bề mặt của khí lớn hơn bề mặt vật thể nên độ đen của hệ xem như bằng độ đen của vật thể:  = 0,8  1

1 1

1 1