Xem mẫu
- Chương 4: Các kich thước cơ bản của
thiết bị
Tiết diện thông gió của buồng là:
Fkh= Vmax = 10124 = 1,41 m2
v 3600 * 2
ở đây Vmax =Vtb3 = 10124 [m3/h] là lưu lượng không khí lớn nhất
qua buồng.
v là tốc độ môi chất trong buồng sấy chọn 2m/s
Chọn chiều dài nhất vật liệu trên xe Lm = 1.5m .Tính chiều cao
thông gió là:
F
Hkh= kh = 1.41 0.94 , m
Lm 1 .5
Số tầng khay vật liệu trong hầm :
H
m= kh = 0.94 19 tầng
hk 0.05
hk là khoảng không khí trên 1 khay. chọn hk = 0.05
Chiều cao vật liệu là:
Hm=m(hk-hm)= 19(50+30) =1520 mm
(hm là chiều dày vật liệu trên khay ,hm = 30 mm)
Chiều cao xe goòng:
Hx=Hm+ Hx =1520+150=1670 mm
( Hx là chiều cao bánh xe, Hx = 150 mm)
Chiều cao bên trong buồng:
H = Hx + ΔH = 1670 + 80 = 1750 mm
(ΔH là khoảng cách giữa vật liệu trên khay trên cùng tới trần
buồng ΔH = 80 mm)
Tổng diện tích khay sấy là
Fkh= G1 1600 64 m2
g1 25
g1 là khối lượng vật liệu trên khay sấy.
Diện tích 1 tầng khay sấy :
- F1kh= Fkh
64
3.37 m2
m 19
Chiều rộng chất vật liệu là :
F1kh 3.37
Bm= 2.25 m
Lm 1.5
Chiều rộng bên trong buồng là:
B=Bm+2 B = 2.25 +2*0.5 =3.25 m
B là chiều rộng kênh dẫn khí: ΔB = 0.5 m.
Chiều dài bên trong buồng là :
L=Lm+2, L = 1.5 + 2*0.1 = 1.7 m
Chiều cao phủ bì của buồng là:
HN=H+ HT+ P
ΔHT - chiều cao để bố trí thiết bị ( calorife, quạt gió), ΔHT =
0.7 m;
δ - chiều dày thành buồng,δ = 80 mm;
δp - chiều dày lớp trần phụ, δp = 70 mm.
Vậy:
HN = 1.750 + 0.7 + 0.08 + 0.07 = 2.6 m
Chiều rộng phủ bì của buồng
BN=B+2 = 3.25 + 2*0.08 = 3.41 m
Chiều dài phủ bì của buồng
LN=L+2 = 1.7 + 2*0.08 =1.86 m
Diện tích xung quanh của buồng
Fxq=2(BN+ LN) HN = 2*(3.41 + 1.86)*2.6 = 27.404 m2
Diện tích trần và nền
Ftr= LN. BN = 1.86*3.41 = 6.34 m2
Kích thước xe gòng
Chiều rộng xe : Bxe= Bm 2.25 0.75 m
3 3
Lm 1.5
Chiều dài xe : Lxe= 0.75 m
2 2
Chiều cao xe là: Hxe = 1.67 m
Như vậy trong hầm bố trí 6 xe..
Kích thước khay sấy:
Chiều dài: lkh = 0.74 m
- Chiều rộng: bkh = 0.74 m
Diện tích một khay là: fkh = bkh.lkh = 0.74*0.74 = 0.5476 m2
Số lượng khay là: nkh = 6*19 = 114 khay
Khối lượng vật liệu trên một xe: gxe = 1600/6 = 266,66 kg
Cấu tạo xe goòng được thể hiện như sau:
Hm
Hx
Bx
Lx
Khối lượng 1 xe: mxe = 50 kg
Khối lượng khay sấy: mkh = 28 kg
Khối lượng xe trong hầm: Gxe = 6(50+28) = 468 kg
Khối lượng 1 xe cả vật liệu: Gmv = 266,66 + 78 = 344,66 kg
3.5 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ
1. Giai đoạn 1
Xác định tổn thất do vật liệu mang đi:
Qm1 = Gm1.Cm1(tm11 – tm21)
Trong đó: Gm1 = G21 = 880 kg
Cm1= Cmk(1 - ω21) + Cnω21
= 1.88(1 - 0.64) + 4.18*0.64=3.352 kJ/kgK
tm2 = tM1 = 32oC
tm1 = tM0 =23oC
Vậy ta có:
- Qm1 = 880*3.352(32-23) = 26548 kJ
Q 26548
q m1 m1 36.872 kJ/kg ẩm
W1 720
Xác định tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển:
Qvt = Gvt*Cvt(tm2 – tm1)
Gvt = 6(mxe + mkh) = 6(50+28) = 468 kg
Cvt = 0.5 kJ/kgẩm là nhiệt dung riêng của kim loại xe và khay.
Qvt = 468*0.5(32-23) =2106 kJ
Q 2106
q vt1 vt 2.925 kJ/kg ẩm
W1 720
Tổn thất nhiệt do nhiệt toả nhiệt vào môi
trường t k1 2
Tổn thất nhiệt qua tường và cửa:
Qxq1 = kxq1.Fxq(tk1 - t0)
trong đó:
kxq1 - hệ số truyền nhiệt từ môi chất sấy t w2
1 t0
qua tường bao xung quanh và cửa;
Fxq - diện tích tường bao và cửa;
tk1 - nhiệt độ trung bình của khí trong
buồng;
t0 - nhiệt độ không khí bên ngoài.
Nhiệt độ khí trong buồng là:
tk1 = 0.5(t11 + t21) = 0.5(65+40) = 52.5 oC
1
k xq1
1 1
11 21
Tường bao xung quanh làm bằng thép góc ghép các tấm tôn tráng
kẽm có lớp cách nhiệt dày δ = 0,075 m, λ = 0,1 W/nK. Cửa buồng
sấy cũng làm bằng thép góc ghép tôn tráng kẽm, ở giữa là lớp cách
nhiệt dày 0,075 m, như vậy ta coi mật độ dòng nhiệt qua cửa và
tường bao là như nhau.
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khí trong buồng tới tường là α11
được xác định như sau:
Khi v < 5 m/s ta có α11 = 6,15 + 4,18v , W/m2K
Vậy α11 = 6,15 + 4,18 * 2 = 14.51 W/m2K
- Trao đổi nhiệt từ tường bao đến không khí bên ngoài là đối lưu tự
nhiên với hệ số trao đổi nhiệt α21. Muốn xác định α21 cần biết nhiệt
độ bề mặt tường tw2. Trị số này chưa biết nên phải giả thiết sau đó
kiểm tra lại. Việc tính toán theo phương pháp tính lặp cho đến khi
sai số nhỏ hơn trị số cho phép.
Giả thiết: tw2= 31.5oC, Δt2 = tw2 – t0 =7.5oC
Theo tài liệu ta có: α0 = 3,29 W/m2K và hệ số hiệu đính theo nhiệt
độ φT = 0,975.
Vậy ta được:
α21 = α0.φT = 3.29*0.975 =3.207 W/m2K
q2 = α21.Δt = 3.207*7.5 =24.06 W/m2K
Kiểm tra lại giả thiết:
1 1 0.075
t w 2 t k1 q2
52.5 24.06
32.8 C
o
11 14.51 0.1
Sai số so với giả thiết là 0.9% như vậy giả thiết tw2 = 31.5 là đúng.
α21 = 3.207 W/m2K
Từ đó ta tính được:
1
k xq1 0.89W/m 2 K
1 0.075 1
14.51 0.1 3.207
Qxq1 = 0.89*27.404*(52.5-25)=670 W
Hệ số truyền nhiệt của khí trong buồng qua trần là:
1
ktr
1 1
1t 2t
Trong đó: α2tr = 1.3*α21 =1.3*3.207 = 4.169 W/m2K
Vậy ta có:
1
ktr 0.944 W/m 2 K
1 0.075 1
14.51 0.1 4.169
Nhiệt truyền qua trần buồng sấy là:
Qtr = ktr.Ftr(tk1 – t0) = 0.944*6.34(52.5-25) = 164.6 W
Nhiệt truyền qua nền buồng sấy:
QN = qN.FN
Theo Sách tính toán hệ thống sấy [Trần Văn Phú]: qN = 57 W/m2
- Vậy ta có:
QN1 = 57*6.34 = 361.38 W
Tổng tổn thất nhiệt vào môi trường là:
Q51 = Qxq1 + Qtr1 + QN1 = 670 + 164.6 + 361.38 = 1196 W =
4305.6 kJ/h
Q 4305.6
q51 51 47.84 kJ/kg ẩm
W1h 90
Từ đó ta xác định được:
Δ = Cn.tm1 – (qm1 + qvt1 +q51) = 4.18*23 - (36.872+2.925+47.84) =
8.503 kJ/Kg ẩm
Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế:
C pk (t1 t 2 ) d1 (i1 )
d 21 +
i1
i1 = r + Cpht1 = 2500 + 1.9*65 =2623 kJ/kg
i2 = r + Cpht2 = 2500 + 1.9*40 =2576 kJ/kg
1.01(65 40) 0.0173(2623 8.503)
d 21 0.0275 kg/kg kkkhô
2576 8.503
1000 1000
l1 98 kg/kg ẩm
d 2 d 1 27.5 17.3
8.503
I 21 I 11 110.38 110.29 kJ/kg kkkhô
l 98
Qua tính toán nhận thấy rằng giai đoạn 1 quá trình sấy thực tế gần
với lý thuyết.
Vậy ta có: L1 = 9000 kg/h l1 = 100 kg/kg ẩm
Q1 =61,99 kW q1 = 4138 kJ/kg ẩm
2.Giai đoạn 2
Tổn thất nhiệt do vật liệu:
Qm2 = Gm2.Cm2(tm22 –tm12)
trong đó: Gm2 = G22 = 520 kg
Cm2 = 1.88(1-0.39)+4.18*0.39= 2.777kJ/kgK
Nhiệt độ vật liệu vào giai đoạn 2 là tm12 = tm21 = 32oC
- Nhiệt độ vật liệu ra khỏi giai đoạn 2 là tm22 = t22 –Δt (Δt chọn
khoảng 10 ÷ 200C).
Vậy ta có:
tm22= 68.6 - 20 = 48.6oC
Vậy ta có: Qm2 = 520*2.777(48.6-32) = 23971 kJ
Qm 2 23971
qm2 66.7 kJ/kg ẩm
W2 360
Tổn thất do thiết bị vận chuyển:
Qvt2 = Gvt.Cvt(tm2 – tm1) = 468*0.5(48.6-32) = 3884.4 k
Q 38844.4
qvt 2 vt 2 10.79 kJ/kg ẩm
W2 360
Tổn thất nhiệt vào môi trường xung quanh:
Qxq2 = kxq2.Fxq.Δt2
1
k xq 2
1 1
12 22
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khí bên trong buồng sấy α12 =
14.51 W/m2K, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ bề mặt tường tới
không khí bên ngoài được xác định tương tự giai đoạn 1 ta được
α22 = 3.7 W/m2K.
Vậy ta được:
1 2
k xq 2 0.918 W/m K
1 0.075 1
14.51 0.1 3.7
t12 t22 80 68.33
tk 2 74.3o C
2 2
Nhiệt độ trung bình của khí trong buồng tk2 = 74.3oC
Qxq2 = 0.918.27.404(74.3-25) = 1240.2 W
Tổn thất nhiệt qua trần:
- Qtr2 = ktr2.Ftr.Δt2 = 0.974*6.34*(74.3-25)= 304.4 W
1 1
ktr 2 0.974 W / m2 K
1 1 1 0.075 1
12 tr 2 14.51 0.1 4.81
Trong đó : αtr2 = α22.1,3 = 3.7 *1.3 = 4.81 W/m2K
Tổn thất nhiệt qua nền
QN2=qN.FN = 57*6.34 = 361.38 W
Tổng tổn thất nhiệt vào môi tường
Q52= QN2+ Qtr2+ Qxq2 = 361.38 + 304.4 + 1240.2
=1905.95W=6861.5 kJ/h
= 54892 kJ .
Q52 54892
q52= = 152.5 kJ/kg ẩm
W2 360
=Cnt.tm12-(qm2+qvt2+q52) = 4.18*32- (66.7+10.79+152.5) = -
96.23 kJ/kg ẩm
Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế
Quá trình sấy thực tế được biểu diễn trên hình 3.6. Ta có:
I 22 = I 12 +
l
C pk (t12 t 22 ) d12 (i1 ) 1.01(80 68.33) 0.0656(2652 96.23)
d 22 = 0.071 ,
i2 2629.77 96.23
kg/kgkkk
i 1 = r + C ph t 12 =2500+1.9*80=2652kj/kg
i 2 = r + C ph t 22 =2500+1.9*68.33=2629.77 kj/kg
I 21 = I 12 - = 254 - 96.23 =253.48 kj/kgkkk
l 185.2
1000
l2 = = 1000 185.2 , kg/kgẩm
d 22 d 12 71 65.6
d 22 . p 71 * 0.99333
φ 22 = 0.3755 =37.55 %
(622 d 22 ) p52 (622 71)0.271
p 22 . p s 2 10 5 (0.99333 0.3755 * 0.271)
k2 = 0.91 , kg/m 3
Rk (273 t 22 ) 287(273 68.33)
Xác định các thông số hỗn hợp:
- Gh L2 d H 2 d 0 65.6 17.3
n= = = 8.944
G0 L0 d 22 d H 2 71 65.6
n.t22 t0 8.944 * 68.33 25 o
t H2 = 63.97 C
n 1 8.944 1
tra bảng hơi nước được: p H 2 = 0.203 bar
I H 2 = t H 2 + d H 2 (r + C ph .
t H 2 )=63.97+0.0656*(2500+1.9*63.97)=235.94 kj/kgkkk
dH 2. p 65.6 * 0.99333
φ H2 = 0.463 =46.3 %
(622 d 22 ) pHs 2 (622 71) * 0.203
p H 2 . p Hs 2 (0.99333 0.463 * 0.203) * 10 5
H2 = 0.93 kg/m 3
Rk (273 t H 2 ) 287(273 63.97)
Tiêu hao không khí thực tế:
L 2 = l 2 .W 2 =185.2*360=66672 kg =8334 kg/h
L2 8334
V th 2 = 1
1
8989 m 3 /h
( k1 k 2 ) (0.94425 0.91)
2 2
Tiêu hao nhiệt thực tế:
q 2 = l 2 ( I 12 - I H 2 )=185.2*(254-235.94)=3344.71 kj/kgẩm
Q 2 = q 2 . W 2 =3344.71*360=1204095 kj =150512 kJ/h = 41.81
kW
Lập cân bằng nhiệt
Nhiệt đưa vào hệ thống:
Q v = Q s + Q 02 = 1204095 + 514352.8 = 1718447.8 kJ
Trong đó: Q s = Q 2
L2 8334
Q 02h = G 0 .I 0 = I0 = * 69 64294.1 , kj/h
n 8.944
Q 02 = Q 02h .τ 2 = 64294.1*8 = 514352.8 kj
Nhiệt đưa ra khỏi hệ thống:
Q R =Q 12 + Q’ 22 + Q m 2 + Q 52 = 895601.88 + 814906 + 23971 +
54892 = 1789370.88 kJ
trong đó:
Q 12 là nhiệt hữu ích:
- Q12=W2.(r+Cph.tH2-Cn.t12) =360*(2500+1.9*63.97-
4.18*32)=895601.88 kJ
Q’22 là tổn thất nhiệt do khí thoát:
Q’22=I’2.G0 = 109.32*931.79=101863kJ/h = 814906 kJ
Với :I’2=tH2+d0(r+Cph.tH2) =63.97 +
0.0173*(2500+1.9*63.97)=109.32 kJ/kgkkk
L2 8334
Go 931.79 kg/h
n 8.944
Sai lệch cân bằng: Q=QR-QV = 1789370.88 - 1718447.8 =
70923.08 kJ
Q 70923.08
Q% .100% 3.9%
QR 1789370.88
Hiệu suất sử dụng nhiệt của buồng sấy:
Q 895601.88
1
0.7437 74.37 %
Q
2
1204095
3.Giai đoạn 3:
Tổn thất nhiệt do vật liệu:
Qm3=Gm3.Cm3(tm23-tm13) =400*2.3561*(66.32-48.6)= 16700kJ
Trong đó : Gm3=G2 = 400 kg
- Cm3=1.88(1- 23) 4,18. 23 =1.88*(1-0.207)+4.18*0.207= 2.3561
,kJ/kgK
Nhiệt độ vật liệu vào giai đoạn 3 là tm13=tm22 = 48.6 oC
Nhiệt độ vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 là : tm23=t23-200c =86.32 – 20=
66.32 oC
Qm3 16700
qm3 139.16 kJ/kgẩm
W3 120
Tổn thất nhiệt do thiết bị vận chuyển:
Qvt3 = Gvt*Cvt*(tm23 - tm13) =468*0.5(66.32-48.6) =
4146.48 kj
Qvt 3 4146.48
qvt3 = 34.554 [kj/kg ẩm]
W3 120
Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường :
Nhiệt độ trung bình của khí trong buồng :
t t 90 86.32 o
tk 3 13 23 83.16 C
2 2
Tổn thất nhiệt qua tường bao và cửa :
Qxq3 = Kxq3*Fxq*t3 = 0.933*27.404*(83.16-25)
= 1487 W
1 1
Ở đây : Kxq3 = 1 1
1 0.075 1
0.933 W/m2K
13 23 14.5 0.1 3.958
- Các hệ số trao đổi nhiệt 13 = 12 = 11 = 14.5 [ W/m2k] ,
23 được xác định tương tự như trong giai đoạn 1, ta có : 23 =
3.958 [ W/m2K]
Tổn thất nhiệt qua trần:
Qtr3 = Ktr3*Ftr3*t3 = 0.986* 6.34 * (83.16-25) =
363.57 [ W]
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu từ trần tới không khí bên ngoài:
tr3 = 23*1.3 = 3.958 *1.3 = 5.145 [ W/m2K]
1 1
Vậy ta có : ktr 2 1 1 1 0.075 1 0.986 W / m 2 K
13 tr 3 14.51 0.1 5.145
Tổn thất nhiệt qua nền : QN3= qN*FN = 57*6.34 = 361.38
[ W]
Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trường là
Q53=Qxq3+Qtr3+QN3=1487+363.57+361.38 = 2211.95 W = 7963.02
kJ/h = 63704.16 KJ
Q53 63704.16
q53 = 530.868 [kj/kg]
W3 120
3 = Ctn *tm13 –( qm3 + qvt3 + q53) =4.18*48.6-
(139.16 + 34.554 +530.868)
= -591.434 kj/kg ẩm
- Hình 3.7 . Qúa trình sấy thực tế.
Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế . Qúa trình sấy
thực tế được biểu diển trên hình 3.7. Ta có:
C pk (t13 t 23 ) d13 (i1 )
d23 =
i2
= 1.01 * (90 86.32) 0.047235(2671 591.434) 0.04918 [ kg/kg kkk]
2664 591.434
Ở đây:
i1 = r + Cph*t1 = 2500 +1.9*90=2671 [ kj/kg]
i2 = r + Cph*t2 = 2500+1.9*86.32=2664
[kj/kg]
1000 1000
l3 514 [kg/kg ẩm]
d 23 d13 49.18 47.235
I23=I13- = 216.16 - 591.434 = 215 [kg/kgkkk]
l 514
d 23 . p 49.18 * 0.99333
23= 0.1193 11.93%
622 d 23 . ps3 622 49.18 * 0.61
p 23 . p53 (0.99333 0.1193 * 0.61) * 105
k 23 0.892 [kg/m3]
Rk t23 273 28786.32 273
Xác định các thông sốcủa trạng thái hỗn hợp:
- d H 3 do 47.235 17.3
n 15.39
d 23 d H 3 49.18 47.235
tH3= n.t23 to 15.39 * 86.32 25 82.57 [0C]
n 1 15.39 1
IH3 = tH3 + dH3(r + Cph. tH3) = 82.57
+0.047235*(2500+1.9*82.57)=208.06kJ/kgkkk
Tiêu hao không khí thực tế :
L3=l3.W3 =514*120=61680kg = 7710
[kg/h]
L3 7710
V3= 8702 [m3/h]
13 0.886
V3tb= 1 L3
1
7710
8672.66
13 23 0.886 0.892
2 2
[m3/h]
Tiêu hao thực tế :
q3 l3 I13 I H 3 = 514*(216.16 -208.06) =
4163.4 [kJ/kg ẩm]
Q3=q3.W3 = 4163.4*120 = 499608 [kJ].
Cân bằng nhiệt của hệ thống:
Nhiệt đưa vào hệ thống:
Qv=Qs+Q03 = 499608+ 276552= 776160 kJ
Với : Qs=Q3
Q03h = G 0 .I 0 = L3 I 0 = 501 * 69 34569 , kj/h
n
L3 7710
Với : Go 501 kg/h
n 15.39
Q03 = Qo3h.τ3 = 34569*8 = 276552 kj
Nhiệt đưa ra hệ thống:
QR=Q13+Q’23+Qm3+Qvt3+Q53= 294448.2 + 515148.24 +
16700+4146.48 +63704.16
=794147.08 kJ
- Trong đó:
Q’23=G0.I’2 = 501* 128.53 = 64393.53 kJ/h=
515148.24 kJ
I’2=tH3+d0(r+Cph.tH3) =82.57 + 0.0173*(2500 + 1.9*82.57)
=128.53 kJ/kgkkk
Q13=W3[r+ Cph.tH3-Cn.tm3] =120*(2500 +1.9*82.57-
4.18*48.6) =294448.2 [kJ]
Sai lệch cân bằng: Q=QR-QV = 794147.08 - 776146= 18001 kJ
Q 18001
Q% .100% 2.2%
QR 794147.08
Hiệu suất sử dụng nhiệt của thiết bị :
nguon tai.lieu . vn
