Tính cân bằng ẩm cho từng vùng: Để tính được cân bằng ẩm cho từng vùng ta cần phải biết được lưu lượng VLS trong tháp.. Đó là thời kỳ quá độ của hệ thống, ta chỉ xét ở thời kỳ ổn định củ
Trang 1Chương 3: Tính kích thước tháp sấy
III.3.1 Tính cân bằng ẩm cho từng vùng:
Để tính được cân bằng ẩm cho từng vùng ta cần phải biết được lưu lượng VLS trong tháp Với điều kiện ta cho hạt thóc chuyển động cùng tốc độ qua các vùng trong tháp Nhận thấy trong lần sấy đầu tiên do VLS phải đi lần lượt từ trên xuống dưới, đồng thời có VLS đi vào nhưng không có sản phẩm sấy đi ra Chỉ tới khi có lượng VLS đầu tiên xong đi ra thì lúc này có bao nhiêu thóc cần sấy đi vào, thì có bấy nhiêu thóc sấy được đi ra trong 2 mẻ liên tiếp Đó là thời kỳ quá độ của hệ thống, ta chỉ xét ở thời kỳ ổn định của HTS tức là luôn có lượng thóc trong tháp ở các vùng sấy, làm mát tổng cộng là 12 tấn Tổng thời gian trong 1 mẻ sấy:
= + 4,5 = 1,125 + 4,5 = 5,625 (h)
(Do phải qua làm lạnh nên ta cộng thêm thời gian làm lạnh)
Lưu lượng VLS đi ra khỏi tháp (năng suất sấy thực tế): G2
Trong 1 mẻ sấy có 2 vòng nên lưu lượng VLS ra khỏi tháp ở
2 vòng là như nhau và cũng chính là VLS đi ra khỏi tháp Nó là tỷ
số của tổng khối lượng thóc được sấy với tổng thời gian sấy nóng của 1 vòng cộng với thời gian làm mát của vòng đó
Ta xác định được: G2 = 15 15 1,125
= 5,333 (tấn/h)
Lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h khi năng suất đã ổn định Theo (7.6)[1] ta tính được lượng ẩm cần bốc hơi trong 1h cho vùng thứ i là:
Trang 2Wi = G2i 1 2
1
1
i
Trong 1 mẻ sấy có 2 vòng, nhưng chúng giống nhau nên ta chỉ cần tính cho một vòng, còn vòng kia tương tự
Tính cho vòng cuối Thay các giá trị vào tính toán ta được:
W3 = 5333.0,16 0,14
1 0,16
= 127 (kg/h) Tính tương tự ta có bảng kết quả sau:
Thứ tự Vòng cuối 1i 2i Gi(kg/h) Wi(kg/h) Vùng sấy
Vùng làm
Vùng sấy
Vòng đầu 1i 2i Gi(kg/h) Wi(kg/h) Vùng sấy
Vùng làm
Vùng sấy
Trang 3III.3.2 Kích thước tháp sấy:
Tháp sấy có dạng hình hộp chữ nhật, cần phải xác định chiều cao cho tháp để thoả mãn qua mỗi vùng sấy lượng ẩm thoát ra như
đã tính toán Các kênh dẫn và kênh thải được bố trí so le nhau, theo mặt cắt dọc tháp có kích thước như hình vẽ:
Xét một cặp kênh dẫn và kênh thải, ta xem nó là đơn vị thể tích của tháp
Với các kích thước: 3,5 x 2,781 x 0,436 m
Thể tích đơn vị của tháp V0 = 3,5.2,781.0,436 = 4,248 m3
Trong thể tích V0 thì kênh chiếm thể tích: VK = n.Fk.3,5
Trong đó: n là tổng số kênh dẫn và thải
Fk là diện tích của một kênh
Từ hình vẽ ta thấy n = 22 (cái) Fk = 0,15.0,125+1/2.0,15.0,0433
= 0,022 m2
Khi này Vk = 22.0,022.3,5 = 1,68 m3
Thể tích của thóc:
Vth = V0 – Vk = 4,248 – 1,68 = 2,568 m3
Như vậy khi đã xác định được Vth ta dễ dàng tìm được khối lượng thóc trong đơn vị thể tích tháp Khối lượng riêng của thóc ở
độ ẩm 14% là 500 kg/m3 (phụ lục 1)[1]
Trang 4150 mm
Bên ngoài hạt thóc được bọc bởi lớp vỏ nên thể tích của thóc không thay đổi nhiều khi sấy Mặt khác do hệ số điền đầy của thóc trong tháp là = 0,8 Ta tính được khối lượng thóc trong vùng tháp đơn vị sấy xong: mth = 2,568.500.0,8 = 1027,2 kg
Chiều cao của vùng sấy nóng thứ 3 là: h3 = 6000
1027,2.0,436 = 2,6 (m)
Số vùng tháp đơn vị trong vùng sấy này là: n0 = h 3
0.436= 2,6
0.436 =
6 (vùng)
Nhận thấy, khối lượng riêng của tháp thay đổi theo độ ẩm như thể tích của nó thì gần như không thay đổi Mà chiều cao các vùng tháp liên quan đến thể tích của thóc trong vùng, vì thế mà chiều cao của vùng sấy nóng 3 cũng chính là chiều cao vùng sấy nóng 1và chiều cao vùng làm mát 2 bằng một nửa chiều cao các vùng này h2 =
2
h3 =
2
6 ,
2 = 1,3 (m)
Trên cùng tháp là vùng chứa thóc, nó có chiều cao bằng 1/2 chiều cao của 1 vùng sấy Để đảm bảo lượng thóc dịch chuyển liên tục trong tháp hc = 1,35 (m)
Trang 5*Vậy ta có kích thước của tháp như sau:
Các vùng Chiều rộng (m) Chiều dài (m) Chiều cao (m)
III.4 Tính toán quá trình cháy và quá trình hoà trộn:
Nhiên liệu là trấu bao gồm thành phần sau:
Thành phần Clv Hlv Slv Olv Nlv Alv Wlv Phần trăm
(%)
48 4,2 0 17 0,3 0,9 29,6
III.4.1 Nhiệt trị cao của nhiên liệu:
Trên cơ sở nhiệt lượng toả ra trong các phản ứng cháy, Menđêlêep đã đưa ra công thức tính nhiệt trị cao của nhiên liệu:
Qc = 33858.C + 125400.H – 10868.(O – S)
= 33858.0,48 + 125400.0,042 – 10868.(0,17 – 0)
Trang 6= 19671,08 19671 (kJ/kg)
III.4.2 Lượng không khí khô lý thuyết cho quá trình cháy:
Lượng không khí khô lý thyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu là lượng không khí khô vừa đủ cung cấp O2 cho các phản ứng cháy Với thành phần khối lượng O2 chứa trong không khí khô lấy làm tròn 23%, từ các phản ứng cháy ta tính được lượng không khí khô
lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu (3.11)[1]
L0 = 11,6.C + 34,8.H + 4,3.(S – O)
= 11,6 0,48 + 34,8.0,042 + 4,3.(0 – 0,17) = 6,3 (kg kk/kg nl)
III.4.3 Thông số khói sau buồng đốt:
Trong khói lò cũng chỉ có hai thành phần: Khói khô và hơi nước Vì vậy, với tư cách là một TNS chúng ta như 1 dạng không khí ẩm tương đương Khi đó, nếu ding đồ thị I – d để biểu diễn trạng thái hay các quá trình nhiệt động của khói lò chúng ta có quyền ding đồ thị I – d của không khí ẩm
Thông số khói sau buồng đốt trên đồ thị I – d trạng thái này được biểu diễn bởi điểm K Để xác định điểm này trên đồ thị I – d chúng ta xác định lượng chứa ẩm d’ và entanpy I’ của nó
-Theo (3.28)[1] thì lượng chứa ẩm của khói d’ được tính theo:
0
(9.H A) L d ( bd.L 1) W (9.H A)
0
(9.H A) L d
( bd.L 1) W (9.H A)
d0: Lượng chứa ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t0 ở (t0,
0) = (330C,58%) ta chọn được các giá trị sau:
Trang 7d0 = 0,0175 kg ẩm/kg kk.
I0 = 78 kJ/kg kk
bd
: Hệ số không khí thừa của buồng đốt Trong các lò đốt lấy khói của HTS có thể lấy bd= 1,21,3 Ta chọn bd= 1,2 do trấu dễ cháy nên bd= 1,2 đảm bảo cháy hết nhiên liệu mà không tổn thất nhiệt khi phải sấy nóng thêm lượng không khí khi mà bd> 1,2
Thay các giá trị vào ta được:
d’ = (9.0,42 0,009) 1,2.6,3.0,0175
(1,2.6,3 1) 29,6 (9.0,042 0,009)
ẩm/kg kk
-Theo (2.31)[1] Entanpy của khói lò sau buồng xác định bởi:
I’=
'
k
Q η + C t + α L I
L
Lk’ :Khối lượng khói khô thu được sau buồng đốt Theo (3.23)[1] ta xác định được
Lk’ = (bd.L0 + 1) – { W + (9.H + A)}
bd
: Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn bd= 90%
Cnl , tnl : Nhiệt dung riêng và nhiệt độ của nhiên liệu tương ứng bằng: Cnl = 1,876 kJ/kgK
và tnl = 330C Khi đó entanpy của khói là:
Trang 8I’=
A)}
(9.H
W { 1) L (
I.
L t.
C
Q
0 bd
0 0 bd nl nl
bd
19671.0,9 1,876.33 1,2.6,3.78
(1,2.6,3 1) { 0,296 (9.0,042 0,009)}
= 2143,65 kJ/ kg kk -Nhiệt độ của khói lò sau khi đốt:
t’ =
0659 , 0 842 , 1 004 , 1
0659 , 0 2500 65
, 2143 1,842.d
004 , 1
d 2500 I
'
' '
17580C
III.4.4 Hệ số không khí thừa sau quá trình hoà trộn:
Do nhiệt độ khói sau buồng đốt rất lớn so với yêu cầu, trong
các HTS dùng khói lò làm TNS người ta phải tổ chức hoà trộn với
không khí ngoài trời để cho một hỗn hợp có nhiệt độ thích hợp Vì
vậy, trong HTS người ta xem hệ số không khí thừa ỏ là tỷ số giữa
không khí khô cần cung cấp thực tế cho buồng đốt cộng với lượng
không khí khô đưa vào buồng hoà trộn với lượng không khí khô lý
thuyết cần cho quá trình cháy Sơ đồ nguyên lý sử dụng khói lò
làm TNS trong HTS biểu diễn như hình vẽ:
1 2 3
Vật liệu ẩm
Nhiên liệu Khói Khí thải
K B C
A A
Trang 9Không khí Không khí Vật liệu khô
1.Buồng đốt ; 2.Buồng hoà trộn ; 3.Buồng sấy
Theo (3.15)[1] ta có:
i
Q η + C t - (9.H + A).i -{ 1 - (9.H + A + W)}C t
L {d (i - i ) + C (t - t )}
Trong đó:
bd
: Hiệu suất buồng đốt ở đây chúng ta chọn bd= 90%
Cnl , tnl : Nhiệt dung riêng và nhiệt độ của nhiên liệu tương ứng
Cnl = 1,876 kJ/kgK
tnl = 330C
Cpk: Nhiệt dung riêng của khói Cpk= 1,004 kJ/kgK
ia và ia0: Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn và trong không khí ngoài trời, tính theo công thức:
i = 2500 + 1,842t1i (kJ/kg)
d0: Lượng chứa ẩm của không khí ứng với nhiệt độ t0
t1i : Nhiệt độ của khói sau mỗi buồng hoà trộn (cũng chính là nhiệt độ TNS vào các vùng)
Để thuận tiện cho quá trình tính toán ta đặt: t11 = t11 = t1; t12 = t12 =
t2
Với nhiệt độ tli đã chọn ta tính được:
Trang 10Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn của vùng sấy nóng 1
ia1 = 2500 + 1,842.65 = 2628,94 (kJ/kg) Entanpy của hơi nước chứa trong khói sau buồng hoà trộn của vùng sấy nóng 3
ia3 = 2500 + 1,842.70 = 2638,15 (kJ/kg) Thay các giá trị vào biểu thức ta được:
-Hệ số không khí thừa cở buồng hoà trộn 1: 1 = 8,1
- Hệ số không khí thừa cở buồng hoà trộn 2: 2 = 69
III.4.5 Thông số khói lò sau buồng hoà trộn hay trước khi vào các vùng sấy:
Như chúng ta đã biết, trạng thái này là trạng thái hỗn hợp giữa khói lò sau buồng đốt (điểm K) và không khí ngoài trời (điểm A) Do đó, điểm hoà trộn B phải nằm trên đường thẳng AK Có thể xác định lượng chứa ẩm của trạng thái B theo (3.29)[1]
d1i = i 0 0
(9.H + A) + α L d (α L +1) - W + (9.H + A)
Thay ivà các đại lượng đã biết chúng vào ta tính được lượng
ẩm của khói trước khi vào các vùng sấy:
d11 = 0,018276 (kg ẩm/ kg kk)
d13 = 0,018398 (kg ẩm/ kg kk)
Từ đồ thị I – d với trạng thái B được xác định bởi cặp thông
số (t1i, d1i) chúng ta có thể xác định được entanpy I1i của khói lò trước khi vào các vùng sấy Đương nhiên, chúng ta có thể tính theo công thức (3.32)[1] Khi đó:
Trang 11I1i = c bd nl nl i 0 0
Q η + C t + α L I (α L + 1) - {W + (9.H + A)}
Thay các đại lượng cụ thể vào công thức trên ta tính được entanpy của khói trước khi vào các vùng sấy nóng:
I11 = 19671.0,9 1,876.33 80.1.6,3.78
(80,1.6,3 1) { 0,296 (9.0,042 0,009)}
kk)
I13 = 19671.0,9 1,876.33 69.6,3.78
(69.6,3 1) { 0,296 (9.0,042 0,009)}
kk)
III.4.6 Độ ẩm tương đối li :
Để tính li ta cần tính phân áp suất pb ứng với nhiệt độ tli Chúng được xác định theo công thức:
1i
=
) d 621 , 0 (
p
B.d
li bi
li
Trong đó:
pbi là phân áp suất bão hoà của hơi nước theo nhiệt độ ti được xác định theo công thức:
B: áp suất khí trời nơi ta xác định độ ẩm tương đối
pbi =
i t 5 , 235
4026,42 12
exp
Thay các giá trị vào ta tính được pbi như sau:
pb1 =
1 t 5 , 235
4026,42 12
65 5 , 235
4026,42 12
Trang 12pb3 =
2 t 5 , 235
4026,42 12
70 5 , 235
4026,42 12
bar
Do đó:
11
=
) d 621 , 0 (
p
B.d
l1 b1
l1
) 0,019244 621
, 0 (
0,25
.0,019244 750
745
13
=
) d 621 , 0 (
p
B.d
l3 b2
l3
) 0,019283 621
, 0 (
0,31
.0,019283 750
745
