TÍNH TOÁN, KIỂM TRA MÁY SẤY THÙNG QUAY

Tác nhân sấy (không khí) được quạt thổi qua bộ calorife, tại đây không khí đươc gia nhiệt sau đó được đưa vào buồng sấy. Khi nhiệt độ buồng sấy đạt yêu cầu, bộ phận cấp vật liệu sấy hoạt động cấp vật liệu sấy vào buồng sấy (thùng quay). Trong buồng sấy có bố trí các cánh đảo để khi quay vật liệu sấy được xới tung và tiếp xúc nhiều với không khí nóng. Động cơ thùng quay có bộ giảm tốc nhằm giảm tốc độ quay của thùng, từ đó làm tăng thời gian lưu lại của vật liệu trong buồng sấy để đảm bảo hiệu quả của quá trình sấy. Vật liệu đạt được độ ẩm mong muốn được đưa ra ngoài bằng phểu phía dưới và không khí được thoát ra phía trên

BÁO CÁO MÔN HỌC THỰC TẬP SẤY

MÁY SẤY THÙNG QUAY

Giảng viên Ths NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN Thành viên Nguyễn Trường Giang 16147023

Lai Nguyễn Hoàng Phúc 16147073

Năm học 2019 - 2020

NỘI DUNG TÍNH TOÁN, KIỂM TRA MÁY SẤY THÙNG QUAY

I SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ :

Hình 1 : Sơ Đồ Nguyên Lý

II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG :

Tác nhân sấy (không khí) được quạt thổi qua bộ calorife, tại đây không khí đươc gia nhiệt sau đó được đưa vào buồng sấy Khi nhiệt độ buồng sấy đạt yêu cầu, bộ phận cấp vật liệu sấy hoạt động cấp vật liệu sấy vào buồng sấy (thùng quay) Trong buồng sấy có bố trí các cánh đảo để khi quay vật liệu sấy được xới tung và tiếp xúc nhiều với không khí nóng Động cơ thùng quay có bộ giảm tốc nhằm giảm tốc độ quay của thùng, từ đó làm tăng thời gian lưu lại của vật liệu trong buồng sấy để đảm bảo hiệu quả của quá trình sấy Vật liệu đạt được độ ẩm mong muốn được đưa ra ngoài bằng phểu phía dưới và không khí được thoát ra phía trên

III.THỰC NGHIÊM TRÊN MÁY SẤY THÙNG QUAY :

- Vật liệu sấy: Lúa

- Năng suất: 12,7 kg/mẻ

Chế độ sấy lúa

- Để nguội 30 ÷ 45 phút

- Từ 22% đến khi đạt yêu cầu

+ Lúa ăn, sấy ở nhiệt độ 45÷50oC

1 Thực nghiệm xác định thời gian sấy

2 Thực nghiệm xác định đường cong sấy

3 Thực nghiệm đánh giá tiêu hao điện năng

IV TÍNH TOÁN KIỂM TRA, HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY :

1) Các Thông Số Tác Nhân Sấy:

Các ký hiệu:

- G1, G2: lượng vật liệu trước và sau khi sấy (kg/h)

- Gk: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)

- W1, W2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính trên căn bản ướt (%)

- W: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu (kg/h)

- L: lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h)

- do: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk)

- d1: hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk)

- d2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk)

2) Các Công Thức Sử Dụng:

Dùng tác nhân sấy là không khí

- Phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:

p b=exp(12−4026 , 42

- Độ chứa ẩm:

d=0 ,621 ϕ p b

B−ϕ p b [kg/kgkkk]

Với: B: áp suất khí trời, B = 1 at = 0,981 bar

- Enthapy của không khí ẩm:

H=C pk t+d.(r+C pa t )=1,004.t+d.(2500+1,842.t ) [kJ/kgkkk]

Với: * Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk= 1,004 kJ/kg0K

* Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa= 1,842 kJ/kg0K

* r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r = 2500 kJ/kg

- Thể tích riêng của không khí ẩm:

v = RT

M ( B−ϕ p b)=

288 T

B−ϕ p b [m

3 /kgkkk]

Với: * R: hằng số khí, R = 8314 J/kmol.độ

* M: khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol

* B, pb: áp suất khí trời và phần áp suất bão hòa của hơi nước trong không

khí, N/m2

- Lưu lượng không khí ẩm:

Với: * L: lưu lượng không khí khô, kg/h

* v: thể tích riêng của không khí ẩm, m3/h

- Khối lượng riêng của không khí ẩm:

ρ k=ρ o T o

T (1−0 ,378 ϕ p b

Với : * o = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện chuẩn

* T0 = 2730K: nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn

3) Tính Toán Tác Nhân Sấy:

Trạng thái không khí ngoài trời: được biễu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặp thông số (t0, φo)

Do vật liệu sấy là tiêu hạt có thể được trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm, tuy nhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết bị sẽ làm việc tốt quanh năm Vì vậy, ta chọn trạng thái

A theo giá trị nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh

A: to= 27oC

φo = 84%

p b

o=exp(12−4026 ,42

235, 5+t o)=exp(12−4026 , 42

235 ,5+27)=0, 035482 [bar]

d o=0 , 621

ϕ o p bo B−ϕ o p b =0 , 621.

0 , 84 0 , 035482

0 ,981−0 , 84 0 ,035482=0 ,019459[kg/kgkk]

Ho=1,004.to+ d0.(2500+1,842.to)

v o=288 T o

B−ϕ o p b

o

= 288(27+273 )

0 , 981 105 −0 , 84 0 , 035482 10 5 =0 , 90833

[m 3 /kgkk]

- Không khí được đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạng thái

B (d1, t1) Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy

thái B (d1, t1) Điểm B là điểm nhiệt độ sấy sao cho nguyên liệu sấy không bị cháy Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy

- Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của vật liệu sấy và chế độ công nghệ quy định Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấp hơn nhiệt

độ hồ hóa của tinh bột Do hạt tiêu chứa khoảng 36% tinh bột, ban đầu độ ẩm của vật liệu sấy cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của hạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài

Do đó chọn điểm B: t1 = 65oC

d1 = do = 0,019459 (kg/kgkkk)

1

1

b

p

t

d1=0 , 621

ϕ1 p

b1

B−ϕ1 p b

 d1.B = 0,621 ϕ1 p b + d1 ϕ1 p b

 d1.B = ϕ1 p b (0,621 + d1)

⇒ 1

1 1

1

0,12076

b

d B

p d

1 1, 004.1 1.(2500 1,842 )1

1, 004.65 0, 019459.(2500 1,842.65) 116, 24

H  t d  t

1

1

1

1,0223

T v

B  p



- Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lý thuyết (H1 = H2) Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, 2)

- Nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất nhiệt độ do tác nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghĩa là tránh trạng

thái C nằm trên đường bão hòa Đồng thời độ chứa ẩm của tác nhân sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại

Với C: H1= H2= 116,24 (kJ/kgkk)

ϕ = 100%

Chọn t2= 35oC

p b

2=exp(12−4026 ,42

235,5+t2)=exp(12−4026 ,42

235, 5+35)=0,055849 [bar]

H2=1,004 t2+d2(2500+1,842 t2)

2

2

1, 004 116, 24 1, 004.35

0,03162

2500 1,842 2500 1,842.35

d

t

[kg/

kgkk]

2

2 2

2

0,8511

b

d B

p d

2

2

2

0,95

T v

B  p



 tđs ≈

31oC

Đại lượng Trạng thái không

khí ban đầu (A)

Trạng thái không khí vào thiết bị sấy

(B)

Trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy (B)

V TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:

2

1

G G 



- Lượng ẩm cần tách:

- Lượng tác nhân khô cần thiết:

6, 77

556, 69

0, 03162 0.019459

W L

d d

[kg/h]

- Lượng tác nhân tiêu hao riêng:

82, 23

0, 03162 0, 019459

L l

- Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:

Với quá trình sấy thực tế tổn thất nhiệt là 10%:

Qc thực tế = Qc + 10%Qc = 21998,71+

10%.21998,71

= 24198,591

[ kJ/h]

- Tính hiệu suất sấy:

Gọi Qhi: nhiệt hữu ích, là nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu

Qhi= W [rtv1+Ca (t2-tv1)]

Trong đó: rtv1: ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ

vào; rtv1 = 2500

Ca: là nhiệt dung riêng của ẩm

Với ẩm là hơi nước thì Ca = Cpa = 1,842 (kJ/kg.K)

t2: nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị sấy

tv1: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường:

tv1= to = 27oC

hi

Q = 6,77 [2500+1,842.(35-27)] = 17024,76

[ kJ/h]

Hiệu suất sấy:

hi

24198,591

Q

[

%]

VI TÍNH THỜI GIAN SẤY:

1) Tính Cường Độ Sấy:

- Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy:

50

k

t t

t      [ o C]

- Độ ẩm trung bình của tác nhân sấy trong thiết bị sấy:

0, 48593

k

- Phân áp suất bão hòa của hơi nước trong tác nhân sấy:

b

p

t

- Khối lượng riêng của tác nhân:

0,378 1

k

T p

T B

[kg/m 3 ]

2) Tính Thời Gian Sấy

11,1.M

W W

Trong đó M là hệ số được xác định theo bảng (GS.TSKH Trần Văn Phú, Kĩ thuật sấy,

NXB giáo dục, 2008, trang 116)

Xác định hệ số M: theo phụ lục 7 ta có đường kính trung bình d = 2,76 mm Do đó hệ

số M bằng

M=¿

Vậy thời gian sấy:

2

0, 40 0, 08

W W

h

3) Kết Quả Thực Nghiệm

- Độ ẩm ban đầu: ❑o=12,7−11,3

- Độ ẩm sau khi sấy ❑2= 18,5%