Chương II.Thiết Bị Và Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế
1.6. Công thức tính toán
1.6.1. Phương trình cân bằng vật chất :
Gọi m1, m2 : là lượng nguyên liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi phòng sấy(kg/h) mk: Lượng nguyên liệu khô tuyệt đối đi qua phòng sấy, kg/h
W1, W2 : Độ ẩm của nguyên liệu trước và sau khi sấy được tính theo thành phần phần trăm khối lượng %
W : Là lượng tách ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy, kg/h L : Là lượng không khí khô đi qua thiết bị sấy, kg/h
d1, d2, : Là độ chứa hơi của không khí ẩm trước và sau Calorifer , kg/h d3 : Độ chứa hơi của không khí ẩm khi ra khỏi phòng sấy, kg/h
+ Lượng nguyên liệu khô tuyệt đối đi qua thiết bị sấy : mk = m1 100−w1
100 = m2 100−w2 100 , kg/h
+ Lượng tách ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy: W = m1 – m2 = m1 W1−W2 100−w2 , kg/h +Lượng Không khí khô cần thiết cho thiết bị sấy:
L = W
d3−d2= W
d3−d1, kg/h
+Lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1kg Mít : 1 = L
W= 1
d2−d3= 1
d3−d1 , kg/h +Lưu Lượng khối lượng của quạt gió : mq = L + Ld3 , kg/h
Lưu lượng thể tích của quạt : Vq=( mq ) / p3 , m³/h
Trong đó p3 : là khối lượng riêng của không khí ẩm trước khi vào quạt gió . p3 = P3 : RT3 , kg/m³
1.6.2.Phương trình cân bằng nhiệt : Gọi Qbs: là nhiệt bổ sung tại phòng sấy , kW
Qs: là tổng các thành phần nhiệt tổn thất tại phòng sấy, kW Qs gồm có :
- Nhiệt tổn thất qua vách phòng sấy
- Nhiệt tổn thất do nguyên liệu , dụng cụ chuyên chở nguyên liệu sấy mang đi . Từ phương trình cân bằng nhiệt tổng quát :
∑Qnea =∑Qni
Ta có phương trình cân bằng nhiệt tại phòng sấy như sau:
LI2 + Qbs =L I3 + Qs
-Lượng không khí khô cần cung cấp : L=W.I , kk khô/ẩm
1.6.3. Quá trình sấy lý thuyết:
Quá trình sấy lý thuyết là quá trình xảy ra không có nhiệt bổ sung và nhiệt tổn thất tại phòng sấy; Qbs= Qs=0
Từ phương trình ta có LI2=LI3 hay I2=I3
-Như vậy,trong quá trình sấy lý thuyết entanpi của không khí ẩm trước và sau phòng sấy như nhau. Tuy nhiên trong thực tế không thể xảy ra vì nhiệt bổ sung tại phòng sấy chúng ta có thể không cung cấp : Qbs = 0 . Nhưng nhiệt tổn thất tại buồng sấy bao giờ cũng có.
Sự biến đổi trạng thái của không khí ẩm
Không khí ngoài trời ở trạng thái 91) có 1(t1,ᾢ1) sau khi qua calorifer được gia nhiệt đến trạng thái (2) có 2(t2 và d1=d2) và khi ra khỏi phòng sấy ở trạng thái (3) có nhiệt độ là t3 và I3= I2 .
*Lượng nhiệt tiêu tốn cho calorifer : Qk= L(I2 - I1) I2 =Cpkt2+d1(2500+Cpht2) (*)
*Lượng hơi đốt cần thiết cho thiết bị sấy:
Gọi D là lượng hơi đốt , kg/h
Giả sử hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất ps hay nhiệt độ là ts.
Tra bảng hơi nước bão hòa được ẩn nhiệt hóa hơi r,kj/kg ở áp suất hay nhiệt độ trên . Nhiệt mà hơi đốt tỏa ra : Qk = D.r.x , kW
Trong đó : x là độ khô của hơi nước bão hòa nếu hơi đốt vào thiết bị là hơi bão hòa khô thì x=1 ; hơi ẩm < 1,0 . Thông thường độ khô x = 0,95 .
Lượng nhiệt hơi đốt thải ra chính bằng lượng nhiệt không khí nhận vào . ta có phương trình tính cân bừng nhiệt như sau:
*Lượng hơi đốt cần thiết ; D = Qk
r . x = L(I2−I1) r . x
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của calorifer : F = QK
F .⍍t tb , m²
-Trong đó k là hệ số truyền nhiệt của thiết bị, W/m²k
1.6.4. Quá trình sấy thực tế :
Từ phương trình cân bằng nhiệt: LI2’+Qbs=LI3+Qs
Trong quá trình sấy thực tế thường thì nhiệt bổ sung tại buồng sấy Qbs=0 / Qs khác 0
ENTANPI của không khí sau calorifer: I2’=I3 + Qs/L , kJ/kg
Có được I2’ sẽ xác định được nhiệt cung cấp cho calorifer: Qk=L(I2’- I1),KW
Từ đó tính được lượng hơi đốt (D) và diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của calorifer (F). Giống như quá trinh sấy lý thuyết .
1.6.5. Tổn thất áp suất của thiết bị sấy
Mục đích tính tổn thất áp suất của thiết bị sấy để tính công suất và chọn quạt gió cho thiết bị .
Công suất của quạt gió :
Pq = ò Vq .⍍Pq ŋ , W Trong đó :
Vq : là năng s uất của quạt gió , m³/s . Như đã trình bày về phương trình cân bằng vật chất Ŋ: là hiệu suất chung của quạt ; ŋ= 0,68 – 0,68
ò: là hệ số an toàn : ò = 1,1 – 1,3
⍍Pq : là áp suất của quạt cần tạo ra cho thiết bị sấy , N/m² ; Pa
Áp suất quạt cần tạo ra bằng tổng tổn thất áp suất trên toàn bộ hệ thống sấy.
⍍Pq = ⍍Ps
Trong đó : ⍍Ps là tổn thất áp suất toàn bộ hệ thống sấy bằng tổng tổn thất áp suất do ma sát và tổng tổn thất ấp suất do cục bộ .
Trong đó :
⍍Ps là tổn thất áp suất toàn bộ hệ thống sấy bằng tổng tổn thất áp suất do ma sát và tổng tổn thất ấp suất do cục bộ .
⍍Ps = ⍍Pms + ⍍Pcb Trong đó :
⍍Pms: là tổn thất ma sát
⍍Pcb : là tổn thất cục bộ