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

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 tấnngày = 2000kgh. (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 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 tấnngày = 2000kgh. (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

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 nhữngvấn 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 nôngsản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản màcòn 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 cứucông nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơisấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phùhợp 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 loạibánh kẹo cao cấp

Do dặc điểm đường sau khi sấy phải đảm bảo mùi thơm, màu sắc và độkhô 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 tínhchất đào sâu chuyên ngành Do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránhkhỏi sai sót trong qúa trình thiết kế Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ vàchỉ 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 sảnxuất và đời sống.Đặc biệt trong nghành công nghệ thực phẩm, chế biến bảoquản, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy đóng một vai tròquan trọng trong dây chuyền sản xuất.Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thíchhợp thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng caochất lượng sản phẩm

Đường là một sản phẩm của nghành công nghệ thực phẩm và để thuđược đường thành phẩm chất lượng về thành phần cũng như giá trị cảm quankhông 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 tínhchất về giá trị cảm quan nên dùng mốt số loại thiết bị như sấy thùng quay, sấysàn 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 rắnhoặc lỏng Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyênchở), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ ) và để bảo quản trong một thờigian 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 riêngphần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh Sấy là quá trìnhkhông ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy

- Ưu điểm của phương pháp:

+ Thực hiện đơn giản, không cần kỹ thuật cao

+ 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 độcần 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 nhiệtcho 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 phínăng 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 rắnrất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và bên ngoàivật 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 ẩmxung quanh nên ta xét 2 mặt của quá trình sấy là mặt tĩnh lực học và mặt độnglực học

 Mặt tĩnh lực học: Tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằngnhiệt lượng ta sẽ tìm được độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy và củatác 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 biếnthiên của độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình sấynhư: Tính chất cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủyđộng 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 bổdưỡng cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể con người Đường có thể dùngtrực tiếp hằng ngày hay dùng làm nguyên liệu trong công nghệ sản xuất thựcphẩm:đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát

 Quy trình sản xuất đường:

Nguyên liệu mía xử lý công đoạn ép nước mía hỗn hợp làmsạch cô đặc nấu đường và kết tinh ly tâm sấy bao gói đường thànhphẩm

- Thuyết minh quy trình:

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

 Tính chất của đường:

- Tính chất vật lý:

+ Là chất rắn kết tinh,không màu, trong suốt, vị ngọt

+ Khối lượng riêng:1,5879 g/cm3

+ Nhiệt độ nóng chảy: 186-180oc+ Không tan trong rượu,benzen,dầu hỏa nhưng dễ tan trongnước 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 phânhủy 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 tươngđối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đố sẽ đạt được sự cân bằnggiữa vật sấy và môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm của vật liệusấy 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 trongcác nhiệm vụ trên

Cỏ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn : Gia nhiệt cho vật liệu sấy đểlàm 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 đãbay 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 chânkhông)

Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nóđóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm Các tác nhân sấy thường dùng là khôngkhí 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 chohầu hêt các loại sản phẩm Dùng không khí ẩm không làm sản phẩm sau khisấy bị ô nhiễm và thay đổi mùi vị Tuy nhiên dùng không khí ẩm làm tác nhân

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

Đối với thiết bị sấy thùng quay tác nhân sấy được sử dụng chủ yếu làkhông khí ẩm với ba yếu tố : độ ẩm tương đối của không khí ẩm, nhiệt độ củakhông 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 t2

được 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 sấylên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiêt tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ônhiễm gây mùi khói

- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm đễ bịcháy 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 giữatác 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 nănglượng 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 chứanước 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 nhiềukiểu 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 bằngkhói lò, ngoài ra còn có thiết bị sấy bằng phương pháp đặt biệt như sấy thănghoa, 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 ápsuất 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 đểphân loại thiết bị sấy

 Dựa vào tác nhân sấy có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bịsấy bằng khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thănghoa, 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 sấytiếp 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: sấycùng chiều, ngược chiều, giao chiều

 Các phương thức sấy

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

 Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơnnăng suất cao hơn, thao tác nhẹ nhàng Thường dùng sấy các sản phẩm cókích thước gần bằng nhau

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

Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nêndùng 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 điểmriêng của nó

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

Vì đường là vật liệu dạng hạt nên chọn thiết bị sấy thùng quay Dođường saccarose nóng chảy ở 186-1880c và bị biến chất ở nhiệt độ cao nênchọn tác nhân sấy là không khí ẩm Mặt khác ường là sản phẩm có thể sửdụng 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 vàođường và tạo mùi thơm Và môi chất mang nhiệt là hơi nước để tiện cho việcđiều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khi cần thiết cũng như có thể tận dụng nguồnhơi 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 vàtối 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 1/15đến 1/50 có hai vành đai khi thùng quay thì trượt trên con lăn tựa khoảng cáchgiữa các con lăn tựa náy có thể thay đổi được để thay đổi độ nghiêng củathùng.Thùng quay được nhờ nhờ vành bánh răng khía gắn vào thùng vànhbánh 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 thùngnhờ những cánh đảo Vận tốc chuyển động của tác nhân sấy trong thùngkhoảng 2-3 m/s còn thùng quay với tốc độ 1-8 vòng/phút Trong thùng sấy vậtliệu tiếp xúc với TNS thực hiện quá trình truyền nhiệt và chuyển khối làm bayhơi ẩm Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu di chuyển theo chiều dàithùng.Quá trình tính toán làm sao khi hết chiều dài thùng vật liệu đạt độ ẩmcần 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 quạthút 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 tấnsản 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

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]).

3.1.5 Số vòng quay của thùng sấy(n)

n = (Trang 122, [2])

Trong đó:

: Góc nghiêng của thùng quay, độ Thường góc nghiêng của thùngdài là 2,5  30, còn thùng ngắn đến 60, chọn  = 30 => tg = 0,0524

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 xuôichiều Chọn k=1,2

 : Thời gian sấy (phút)

=> n = = 1,37 ( vòng/phút )

3.1.6 Công suất cần thiết để quay thiết bị (N) 

N = 0,13.10-2Dt3.Ltan (Trang 123,[2])

Trong đó :

n : Số vòng quay của thùng sấy

a : Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,063

 : 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 trong1kg không khí khô (kkk) tuyệt đối

(kg/kg kkk) (Trang 157, [2])

=>  =

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)

(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

Thể tích riêng của không khí ẩm :

3.2.1.3 Trạng thái không khí sau khi ra khỏi buồng sấy (t2 = 46 0 C)

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 làlượng không khí khô tiêu tốn riêng (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:

(kg kkk/kg ẩm bay hơi)

(kg kkk/kg ẩm bay hơi)Lượng không khí khô tiêu tốn (L) để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu:

(kg kkk/h) (Trang 166, [2])

Bảng 1 Bảng tổng kết cho tác nhân sấy

to(oC) x(kg/kgkkk) (%) I(kJ/kgkkk)Trước khi vào

Bảng 2 Bảng tổng kết cho vật liệu sấy

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

: 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:

Cvl = Cn.W2 + Ckhô(1-w2 ) kJ/kgoK

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

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

F: Bề mặt xung quanh của máy sấy.

: Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với môi trường xung quanh

K: Hệ số truyền nhiệt (W/m2.K)

Trong đó:

tổng nhiệt trở của thành máy sấy

: Hệ số cấp nhiệt của tác nhân sấy đến bề mặt trong của tường phòng sấy

= k ( ’+ ”) với ’ là hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu tự nhiên (W/m2độ)

“: Hệ số cấp nhiệt từ tác nhân sấy đến thành máy sấy do đối lưu cưỡng bức ( W/m2độ )

k: Hiệu số điều chỉnh (phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí

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 :

Phương trình chuẩn Nuxen đối với chất khí:

Nu = 0,018.l.Re0,8 (Trang 168, [2])

Trong đó: l phụ thuộc vào tỷ số và Re

c: hằng số phụ thuộc vào loại khí

T: nhiệt độ tuyệt đối của không khí

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

- 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 vàlớp cách nhiệt đến phía ngoài của thùng thì không còn quá nóng, an toàn chongười làm việc

- Do hệ số dẫn nhiệt của thép lớn nên xem như nhiệt độ không đổi khiquyền 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 trịchọn(m)

Vật liệu

Hệ sốdẫn nhiệt

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

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

T2: Nhiệt độ của môi trường, oK , T2 = to

 : Độ đen của bề mặt ngoài của máy sấy

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

- Đường kính trung bình của máy sấy:

- Bề mặt truyền nhiệt gồm diện tích xung quanh thùng và diện tích 2 mặt đầu của thùng :

=46 - 25 = 21 oC Hiệu số nhiệt độ của không khí ra khỏi máysấy và nhiệt độ môi trường

=>

Do đó tổn thất nhiệt qua vỏ máy sấy:

(KJ/kgẩm)Tổn thất nhiệt động học