Đang tải... (xem toàn văn)
https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998 https:www.facebook.comdainguyen1998
LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật sấy trình công nghệ quan trọng công nghiệp đời sống sản xuất để bảo quản sản phẩm lâu ngày Công nghệ ngày phát triển mạnh ngành chế biến rau-quả, hải sản, chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng thực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt lúa ,ngô, đậu, cà phê,… sau thu hoạch cần sấy khô kịp thời, không sản phẩm giảm chất lượng chí bị hỏng dẫn đến tình trạng mùa năm sau Thực tế cho thấy q trình nhiệt nói chung q trình sấy nói riêng q trình cơng nghệ phức tạp Chẳng hạn trình sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhờ nhiệt sau sử dụng tác nhân để thải ẩm môi trường với điều kiện suất cao,chi phí vận hành ,vốn đầu tư bé sản phẩm phải có chất lượng tốt , không nứt nẻ cong vênh ,đầy đủ hương vị,… Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy (buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng quay… ), thiết bị làm nóng tác nhân sấy (calorifer ) thiết bị lạnh để làm khô tác nhân,quạt , bơm số thiết bị phụ khác buồng sấy, xyclon,…chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực q trình sấy cụ thể hệ thống sấy Trong đồ án môn học em giao nhiệm vụ chọn phương án thiết kế hệ thống sấy mực suất 1050kg/mẻ Với kiến thức hạn chế cộng với số liệu tài liệu hạn chế nên nhiều khó khăn sai sót Mong thầy NGUYỄN ĐỨC NAM bảo thêm để em hoàn thành tốt đồ án Sinh viên thực NGUYỄN QUỐC ĐẠI Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY 1.1 Tổng quan sấy: 1.1.1 Khái niệm chung: Sấy phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn dễ dàng Sấy làm giảm độ ẩm thực phẩm đến mức cần thiết vi khuẩn, nấm mốc nấm men bị ức chế không phát triển hoạt động được, giảm hoạt động enzyme, giảm kích thước trọng lượng sản phẩm Sấy trình bốc nước khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm cách dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt bảo quản tốt Ví dụ: sấy mực tươi làm giảm độ ẩm có mực để bảo quản lâu 1.1.2 Phân loại trình sấy: Người ta phân biệt loại: *Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân nắng, gió Phương pháp thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh độ ẩm cuối vật liệu lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu *Sấy nhân tạo: trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa phải dùng đến tác nhân sấy khói lò, khơng khí nóng, q nhiệt…và hút khỏi thiết bị sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển triệt để sấy tự nhiên 1.1.3 Phương pháp sấy Ta chia thành hai phương pháp : sấy nóng sấy lạnh a, sấy lạnh Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ t>0 Với hệ thống sấy mà nhiệt độ vật liệu sấy nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường, tác nhân sấy thường khơng khí khử ẩm phương pháp làm lạnh máy khử ẩm hấp phụ, sau đốt nóng làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu cho qua vật liệu sấy Khi phân áp suất nước tác nhân sấy bé phân áp suất nước bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay vào tác nhân sấy Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm lòng vật từ bề mặt vật vào môi trường hệ thống sấy lạnh loại hồn tồn giống hệ thống sấy nóng Điều khác cách giảm Pam cách đốt nóng tác nhân sấy (d = const) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ Trong đó, với hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy nhiệt độ mơi trường ta tìm cách giảm phân áp suất nước tác nhân sấy Pam cách giảm lượng chứa ẩm d kết hợp với trình làm lạnh (sau khử ẩm hấp phụ) đốt nóng (sau khử ẩm lạnh) Hệ thống sấy thăng hoa Trong HTS này, nước điểm ba thể , nghĩa T< 273K, p610Pa, VLS nhận nhiệt lượng, phân tử nước thể rắn chuyển thành thể lỏng sau chuyển thành thể vào TNS b, sấy nóng HTS đối lưu: HTS này, VLS nhận nhiệt đối lưu từ dịch thể nóng mà thơng thường khơng khí nóng khói lò Đây loại HTS phổ biến người ta chia HTS đối lưu phân thành loại: HTS buồng, HTS hầm, HTS thùng quay, HTS tháp,… HTS tiếp xúc: VLS nhận nhiệt từ bề mặt nóng Như vậy, HTS tiếp xúc, người ta tạo độ chênh phân áp nhờ tang phân áp suất nước bề mặt VLS Trong số thường gặp HTS lô, HTS tang,… HTS xạ: VLS nhận nhiệt từ nguồn xạ để ẩm dịch chuyển từ long VLS bề mặt từ bề mặt khuếch tán vào môi trường rõ ràng, HTS xạ người ta tạo độ chênh phân áp suất nước VLS môi trường cách đốt nóng vật 1.1.4 Mục đích ý nghĩa q trình sấy: Mục đích q trình sấy q trình làm khơ vật thể, vật liệu, sản phẩm phương pháp bay nước Như vậy, q trình sấy khơ vật thể diễn biến sau: Vật thể gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất nước bề mặt vật thể Vật thể cấp nhiệt để làm bay ẩm Tóm lại, q trình sấy xảy trình trao đổi nhiệt trao đổi chất cụ thể trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, trình truyền ẩm từ vật sấy ngồi bề mặt sấy, q trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy ngồi mơi trường Các trình truyền nhiệt truyền chất xảy đồng thời vật sấy, chúng có tác động qua lại lẫn Ta tóm tắt mục đích ý nghĩa q trình sấy mực tươi sau: -Giảm độ ẩm mực đến độ ẩm thích hợp nhằm bảo quản lâu đóng gói thuận lợi, dễ sử dụng -Dùng nhiệt độ để tiêu diệt vi sinh vật nhằm ngăn chặn trình hư thối, nấm mốc phát triển, đồng thời cố định dinh dưỡng có sẵn mực -Tạo hương thơm cho mực 1.2 Giớí thiệu hệ thống sấy: Trong này, ta sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây phương pháp sấy thông dụng công nghiệp Cấu tạo hệ thống sấy gồm: caloripher, kênh dẫn khí nóng, xe gng, quạt gió, ống khí Ngun lý làm việc sấy đối lưu: Khơng khí nóng khói lò dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm vật sấy bay theo tác nhân sấy Khơng khí chuyển động chiều, ngược chiều cắt ngang dòng chuyển động sản phẩm Sấy đối lưu thực theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục Trên hình vẽ sơ đồ sấy đối lưu khơng khí nóng Nhiên liệu sử dụng: Nhiên liệu sử dụng hệ thống sấy khí nóng, khí nóng thổi trực tiếp vào hầm sấy a, Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí: Trong điều kiện khác khơng đổi độ ẩm khơng khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ làm tăng nhanh tốc độ làm khô lượng nước nguyên liệu giảm xuống nhiều Nhưng tăng nhiệt độ giới hạn cho phép nhiệt độ làm khơ cao làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín gây nên tạo màng cứng lớp bề cản trở tới chuyển động nước từ lớp bên bề mặt ngồi Nhưng với nhiệt độ làm khơ q thấp, giới hạn cho phép trình làm khô chậm lại dẫn đến thối rữa, hủy hoại nguyên liệu b, Ảnh hưởng tốc độ chuyển động khơng khí: Tốc độ chuyển động khơng khí có ảnh hưởng lớn đến q trình sấy, tốc độ gió q lớn q nhỏ khơng có lợi cho trình sấy Vì tốc độ chuyển động khơng khí q lớn khó giữ nhiệt lượng ngun liệu để cân t nh sấy, tốc độ nhỏ làm cho trình sấy chậm lại Vì vậy, cần phải có tốc độ gió thích hợp, giai đoạn đầu q trình làm khơ Hướng gió ảnh hưởng lớn đến q trình làm khơ, hướng gió song song với bề mặt ngun liệu tốc độ làm khơ nhanh Nếu hướng gió thổi tới nguyên liệu với góc 450 tốc độ làm khơ tương đối chậm, thổi thẳng vng góc với ngun liệu tốc độ làm khô chậm c, Ảnh hưởng độ ẩm tương đối khơng khí: Độ ẩm tương đối khơng khí nhân tố ảnh hưởng định đến q trình làm khơ, độ ẩm khơng khí lớn q trình làm khơ chậm lại Các nhà bác học Liên Xô nước khác chứng minh rằng: độ ẩm tương đối không khí lớn 65% q trình sấy chậm lại rõ rệt, độ ẩm tương đối khơng khí khoảng 80% trở lên q trình làm khơ dừng lại bắt đầu xảy tượng ngược lại, tức nguyên liệu hút ẩm trở lại Để cân ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại tránh tượng tạo màng cứng, người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn tức vừa sấy vừa ủ Làm khô điều tự nhiên khó đạt độ ẩm tương đối khơng khí 50% đến 60% nước ta khí hậu nhiệt đới thường có độ ẩm cao Do đó, phương pháp để làm giảm độ ẩm khơng khí tiến hành làm lạnh nước ngưng tụ lại Khi hạ thấp nhiệt độ khơng khí điểm sương nước ngưng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối không khí hạ thấp Như để làm khơ khơng khí người ta áp dụng phương pháp làm lạnh d, Ảnh hưởng kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng đến trình sấy Nguyên liệu bé, mỏng tốc độ sấy nhanh, ngun liệu có kích thước q bé mỏng làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ Trong điều kiện giống chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ e, Ảnh hưởng trình ủ ẩm: Q trình ủ ẩm nhằm mục đích làm cho tốc độ khuếch tán nội khuếch tán ngoại phù hợp để làm tăng nhanh q trình làm khơ Trong làm khơ q trình ủ ẩm người ta gọi làm khô gián đoạn f, Ảnh hưởng thân nguyên liệu: Tùy vào thân nguyên liệu mà người ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học nguyên liệu 1.3 Tổng Quan Về VLS Mực Tươi Việt Nam nước có diện tích biển lớn dọc từ Bắc chí Nam, hải sản đa dạng nhiều chuẩn loại Mực lồi hải sản vơ phong phú nước ta Vùng phân bố : vùng biển phía Bắc, mực tập trung vùng đánh bắt quanh đảo Cát Bà, Cái Chiên, CơTơ, khu vực Bạch Long Vĩ, vào mùa xuân Ở vùng biển phía nam, vùng tập trung mực chủ yếu Phan Rang, Phan Thiết, Vũng Tàu, Cà Mau quanh Côn Đảo, Phú Quốc Mùa vụ khai thác : Mực ống khai thác quanh năm, nhiên có vụ chính: Vụ Bắc ( tháng 12-4) vụ Nam (tháng 6-9) Hình thức khai thác : Các loài nghề khai thác mực ống kết hợp ánh sáng nghề câu mực, nghề mành đèn, nghề vó, chụp mực Lợi dụng tính hướng quang dương mực ống, ta đưa nguồn ánh sang mạnh xuống nước, dễ dàng nhận thấy quần thể mực tập trung đơng quầng ánh sáng Do đó, Việt Nam nước khác sử dụng phương pháp khai thác kết hợp ánh sáng Sản lượng khai thác : Sản lượng khai thác mực ống toàn vùng biển Việt Nam năm khoảng 24.000 tấn, vùng biển miền Nam có sản lượng cao khoảng 16.000 (chiếm 70%), vịnh Bắc Bộ chiếm sản lượng lớn thứ nhì, khoảng 5000 (20%), biển miền Trung có sản lượng thấp khoảng 2.500 (10%) Xuất : Mực ống Việt Nam xuất sang 30 thị trường nước ngoài, với doanh thu năm đạt khoảng 50-60 triệu USD tính sản phẩm đông lạnh tươi sản phẩm khô Thành Phần Dinh Dưỡng Của Mực Thành phần dinh dưỡng Mực ống : + Mực ống loại thủy sản có mỡ, có độ ẩm khoảng 80% Khi mực chết độ ẩm cao làm mơi trường thuận lợi cho loại vi khuẩn phát triển gây tượng thối rửa + Nếu ta làm giảm độ ẩm xuống 35 ÷ 10% ngăn cản số loại vi khuẩn Nếu độ ẩm 10 ÷ 20 % vi khuẩn khơng phát triển + Do hàm lượng nước mực lớn để bảo quản gặp nhiều khó khăn Mực ống loại mực thân dài, hình ống có râu nhỏ xúc tu dài, da có nhiều đốm hồng, mắt to suốt, đặc biệt phân vây đuôi dễ nhận biết xuất phát từ thân kéo dai xuống cuối thân hình thoi Có túi mực đen dùng để phòng thân bi kẻ thù cơng Cảm quan ăn, thịt ngọt, thơm có độ dai ăn ngon miệng Mực Ống tươi thường bán với giá 150.000 – 200.000đ kg, Mực Ống chế biến làm mực nắng cao cấp giá tầm 600.000 – 700.000đ kg mực Nắng cao cấp giá tầm 800.000 – 900.000đ kg 1.3.1 Công Nghệ Sấy Mực Tiêu chuẩn chọn mực: -Mực phải tươi tốt, thịt cứng trọng lượng khoảng 200g/ -Mực ngun vẹn khơng bị tổn thương -Mực khơng bị dịch bệnh -Mực có màu xanh tự nhiên Xử lý mực: -Mực sau tiếp nhận cần phải nhanh chóng đưa vào bể rửa -Dùng dao mổ phần lưng mực lấy mai -Dùng dao lấy phận túi mực -Rửa mạch mực phần khác bám mực * Công nghệ sấy mực ống Trong q trình phải đảm bảo khơng làm chất cá tức phải đảm bảo mùi vị mực Để đám ứng tiêu chuẩn ta dùng tác nhân sấy khơng khí nóng đối lưu cưỡng với vận tốc khơng khí nóng chuyển động khoảng 1.2m/s Nhiệt độ sấy khoảng 45 0C, khoảng 12h Để độ ẩm mực giảm xuống 10% , mực xếp vỉ sắt không dày quá, vỉ xe goong đưa vào hầm sấy 1.3.2 Sự bay trình sấy mực: Nước mực tồn hai dạng nước tự nước liên kết Khi sấy nước tự bay trước nước liên kết Lượng nước giảm dần theo thời gian trình sấy phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm, tốc độ khơng khí Trong q trình sấy nước tự dễ bị tách khỏi mực ẩm liên kết khó Ngun nhân lớp màng mỏng bên ngồi có hàm lượng nước hơn, cấu tạo chặc chẽ sợi bên nên khô nhanh trình sấy, lúc tạo thành lớp keo ngăn cảng bay ẩm Càng khô lớp màng dính chặc vào miếng fillet làm cho nước khơng bay Quy trình chế biến mực khô xuất khẩu: -Chọn mực -Xử lý mực -Sấy mực nhiệt độ từ 50 ℃ trong12 h -Phân loại (đảm bảo kích thước sản phẩm đồng đều) -Đóng gói -Thành phẩm KẾT LUẬN: -Mực sống có độ ẩm khoảng 80%, sau sấy độ ẩm mực 20% đạt tiêu chuẩn, vi khuẩn khơng phát triển, bảo quản lâu -Sấy nhiệt độ khoảng 50 độ C khoảng thời gian 12h -Chế độ sấy sấy hầm không hồi lưu, tác nhân sấy khí nóng ngược chiều Chương 2: 2.1 TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT Các thơng số tính tốn G2=750+(n.50)=750+6.50=1050(kg/mẻ) = = 87,5(kg/h) ( dự tính sấy 12h) Độ ẩm ban đầu ω1=80% Độ ẩm sau sấy ω2=20% Tác nhân sấy: Khơng khí vào clorife t0=25℃ φ0= 80% khơng khí vào hầm sấy t1=50℃ khơng khí khỏi hầm sấy t2=30℃ 2.2 Sử lý số liệu Một số ký hiệu sử dụng G1,G2: khối lượng vật liệu trước vào sau khỏi hầm sấy.(kg/mẻ) Gk: khối lượng vật liệu khô tuyệt đối.(kg/mẻ) ω1, ω2: độ ẩm VLS trước sau sấy.(%) W: độ ẩm bốc khỏi VLS (%) L: lượng khơng khí khơ cần thiết kế để lượng ẩm bốc hơi.(kg/mẻ) d0: hàm ẩm khơng khí trước vào calorife.(kg ẩm/kg kkk) d1,d2: hàm ẩm không khí trước vào hầm sấy sau khỏi hầm sấy.(kg ẩm/kg kkk) 10 t φ d I 25 80 0,0162 66,34 50 20,68 0,0162 92,2 30 88,85 0,0243 92,2 Ta có đồ thị i-d sau: 2.3 Tính tốn q trình sấy lý thuyết *Lượng ẩm cần bốc Ta có W = G1 – G2 Hay W = G1 ω1 – G2 ω2 Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước sau q trình sấy khơng đổi nên ta có: Gk = G1(1- ω1) = G2(1- ω2) Suy G1 = = = 350( kg/h) Vậy W = G1 – G2 = 350 – 87,5 = 262,5 (kg/h) 12 *lượng khơng khí khơ cần thiết để làm bay 1kg ẩm VLS l0 bằng: l0 = = = 123,46 (kg kkk/ ẩm) W kg thì: L0 = l0.W =123,46.262,5 =32408,25 ( kg kkk/ h) *nhiệt lượng tiêu hao q0 q0 =l0.(I1 – I0) = 123,46(92,2 – 66,34) = 3192,68 (kJ/ kg ẩm) W kg thì: Q0 = q0.W = 3192,68.262,5 = 838078,5 (kJ/h) = 232,8 kW *Tác nhân sấy trước vào hầm sấy( điểm B) có ℃ theo phụ lục với thơng số ta tra thể tích khơng khí ẩm chứa kg khơng khí khơ m3/kgkk Tác nhân sấy sau trình sấy lý thuyết ( điểm ) có tra bảng m 3/kgkk Do đó: = 32408,25 0,958 = 31047,1 m3/h =32812,5 0,91 = 29491,5 m3/h Lượng thể tích trung bình : = 0,5.(31047,1 + 29491,5) = 30269,3 m3/h (2.17) Suy ra: m3/s 2.4 Xác định kích thước hầm sấy Ở ta chọn thiết bị chuyển tải(TBCT) xe goong -Chiều cao, chiều rộng , chiều dài (2100x1500x2000) mm -Khay để mực khay lưới (1500x1500x50) mm -Khoảng cách khay cm Mỗi xe đặt 15 khay, khay chứa 10kg nguyên liệu Như khối lượng VLS xe bằng: Gx = 15.10 = 150 (kg) Số xe goong cần thiết : n = = = 28( xe) ta bố trí hầm 14 xe , số hầm sấy cần thiết là: Z= = =2 Xác định kích thước hầm sấy: 13 *Chiều dài hầm sấy: Lh = Lx + 2.Lbs = + 2.1 = 30,0 (m) *Chiều rộng hầm sấy: Bh= Bx + 100 = 1500 +100 = 1,6 (m) *Chiều cao hầm sấy : Hh = Hx + 50 = 2100 + 50 = 2,15 (m) Kích thước phủ bì hầm sấy : hầm sấy xây gạch đỏ có chiều dày = 250 mm trần hầm sấy đổ bê tơng có chiều dày = 70mm lớp cách nhiệt thủy tinh dày = 150mm *Chiều rộng phủ bì : B = Bh + = 1600 + 2.250 = 2,10 (m) *Chiều cao phủ bì hầm : H = Hh + + = 2150 + 70 + 150 = 2,37 (m) 14 Chương 3: 3.1 TÍNH TỐN NHIỆT HẦM SẤY Tổn thất TBCT mang ( xe goong khay sấy) Tổn thất xe goong mang Xe goong làm thép có khối lượng xe 45kg Nhiệt dung riêng thép kJ/kgK Vì thép nên nhiệt độ xe goong khỏi buồng sấy lấy nhiệt độ tác nhân sấy Như = 50 Do đó: Với: n số xe goong khối lượng xe [kg] nhiệt độ vào xe goong.[℃] = 1312,5 kJ/h Vậy: = = kJ/kg ẩm Tổn thất khay sấy mang Khay sấy làm nhơm có trọng lượng khay 2kg Nhiệt độ khay khỏi hầm sấy lấy nhiệt độ tác nhân sấy, = 50 Nhiệt dung riêng nhơm kJ/kgK Do đó, tổn thất khay mang bằng: = 1505 kJ/h = = 5,73 kJ/kg ẩm Như tổng tổn thất thiết bị truyền tải mang là: = 1312,5 + 1505 = 2817,5 kJ/h = = 10,73 kJ/kg ẩm 3.2 Tổn thất VLS mang Tính theo cơng thức: Với: khối lượng vật liệu sấy [kg] nhiệt dung riêng vật liệu sấy, [kJ/kg.K] Nhiệt dung riêng mực biến đổi theo nhiệt độ không đáng kể Ta chọn nhiệt dung riêng mực tương đương với nhiệt dung riêng cá gầy Tra bảng ta được: = 3,62 kJ/kgK nhiệt độ vào vật liệu sấy, thường lấy nhiệt độ môi trường ℃ nhiệt độ vật liệu sấy, = t1 - (5)℃ = 50 – = 45℃ Thay vào công thức ta được: 15 = 6335 kJ/h = = 24,13 kJ/kg ẩm 3.3 Tổn thất mơi trường Để tính tổn thất mơi trường, giả thiết trước tốc độ TNS hầm Ta có tiết diện tự hầm sấy bằng: Ftd = (Rh.Hh – 15Lk.Hk) = (1,6.2,15 – 15.1,5.0,05) = 2,32 m2 Do tốc độ tác nhân sấy tối thiểu : v = = = 3,63 (m/s) Tổn thất môi trường gồm tổn thất qua tường bao, tổn thất qua trần, tổn thất qua nền, qua cửa,… 3.3.1 tổn thất qua tường bao Kết cấu tường bao xây gạch đỏ dày 0,3m Trong kết cấu cụ thể sau + Lớp vữa mặt mặt ngồi có độ dày là: = 0,025m + Lớp gạch dày: = 0,25 m Tra bảng ta = 0,93W/mK = 0,77 W/m.K ta có: qtb= : tf1 = = = 40 tf2 = t0 = 25 F : diện tích tường bao k : hệ số truyền nhiệt qua trường bao với k = tốc độ tác nhân sấy nhỏ m/s nên = 6,15 + 4,17.3,63 =21,3 W/m2K giả sử nhiệt độ mặt hầm tw1 = 38,97 ℃ ta tìm nhiệt độ mặt ngồi hầm tw2 cơng thức: tw2 = tw1 – q1 q1 = (tf1 – tw1) = 21,3 (40 – 38,97) = 21,94 W/m2 = 0,25 m = 0,77 m 16 Vậy tw2 = 38,97 – 21,94 = 31,84 ℃ Khi : = 1,715.(tw2 – tf2)1/3 = 1,715.(31,84 – 25)1/3 = 3,25 W/m2K Vậy : k = = = 1,36 W/m2K kiểm tra lại theo công thức: q= (tw1 – tf2) = 3,25.(31,84 – 25) = 22,23 W/m2 sấp xỉ giá trị 21,94 W/m2 Vậy kết hồn tồn chấp nhận mật độ dòng nhiệt qt = 22,23 W/m2 Diện tích tường bao, tường trước có diện tích cửa chiếm phần lớn lại khoảng 20% tường nên ta có: = 2.30,0.2,15 + 1,6.2,15.0,2 + 1,6.2,15 = 133,13 m2 Vậy tổn thất qua tường bao là: Qt = qt.Ft = 22,23 133,13 = 2959 W = 10652,4 kJ/h qtb = = = 40,58 kJ/ kg ẩm 3.3.2 Tổn thất nhiệt qua trần Theo giáo trình truyền nhiệt tính tổn thất nhiệt cho trần với hệ số đối lưu 1,3 lần đối lưu tường bên, nên ta có: = 1,3.3,25 = 4,23 W/m2.K Như mật độ dòng nhiệt truyền qua đơn vị diện tích trần là: = 1,3.22,23 = 28,9 W/m2 Tổn thất qua trần là: = 28,9.30,0.1,6= 1387,2 W = 4994 kJ/h qtr = = = 19,02 kJ/ kg ẩm 3.3.3 Tổn thất nhiệt qua Tổn thất qua phụ thuộc nhiều vào cấu tạo địa tầng Mặc dù thiết bị sấy xử lý bê tông gạch vỡ láng xi măng Nhưng theo kinh nghiệm, vùng ẩm ướt tổn thất nhiệt lớn so với đất khơ Ở Việt Nam chưa có số liệu nghiên cứu tổn thất nền, ta dựa vào bảng số liệu nghiên cứu thực tế Nga Bảng số liệu tổn thất qua phụ thuộc vào khoảng cách X (m) tường thiết bị sấy với tường phân xưởng nhiệt độ trung bình tác nhân sấy thiết bị sấy Tra bảng với nhiệt độ trung bình tác nhân sấy 400C cách tường với khoảng 17 cách X = m nên ta chọn được: W/m2 Vậy: =30,0.1,6.28 = 1344 W = 4838,4 kJ/h qn = = = 18,43 kJ/ kg ẩm 3.3.4 Tổn thất nhiệt qua cửa Đầu buồng sấy có cửa làm thép dày =5 mm, có hệ số dần nhiệt = 0,5 W/mK Do hệ số truyền nhiệt qua cửa bằng: = = 2,74 W/m2.K Diện tích cửa trước: = 2,75 m2 Cửa phía tác nhân sấy vào có độ chênh lệch nhiệt độ ( cửa đầu có độ chênh lệch nhiệt độ ( Do ta có: = 2,74.2,75.[(50 – 25) + (30 – 25)] = 226,05 W = 813,78 kJ/h = = 3,1 kJ/ kg ẩm NHƯ VẬY : tổng tổn thất nhiệt truyền qua kết cấu bao che môi trường qmt = qtb + qtr + qn + qc = 40,58 + 19,02 + 18,43 + 3,1 = 81,13 kJ/ kg ẩm Vậy tổng tổn thất : = 4,18.25 – 10,73 – 24,13 – 81,13 = - 11,49 kJ/ kg ẩm 3.4 Xây dựng trình sấy thực đồ thị I-d 18 I B t1 D D t2 C C E 80% 0 100% A t0 d Từ đầu điểm ta đặt đoạn thỏa mãn đẳng thức ) Trong đó: kJ/kg ẩm Nối điểm va điểm B, giao điểm C đường B cắt đường t = 300C điểm biểu diễn trạng thái tác nhân sấy sau trình sấy thực Từ điểm C tìm Entanpi , lượng chứa ẩm độ ẩm tác nhân sấy sau trình sấy thực Các thơng số xác định giải thích Trong đồ án ta xác định phương pháp giải tích Lượng chứa ẩm = 0,0162 + = 0,0242 (kg ẩm/kg kk.) Entanpi = 91,95 kJ/kg kk Độ ẩm tương đối = = 0,8849 Vậy: thỏa mãn điều kiện (85)% Như chọn hợp lý 3.5 Tính lượng tác nhân sấy q trình sấy thực 19 Khối lượng khơng khí khơ Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc kg ẩm trình sấy thực tế là: = 125 kgkkk/kg ẩm Suy lượng khơng khí khô để làm bay W kg ẩm là: = 262,5 128,20 = 32812,5 kgkk/h Lượng nhiệt cần thiết : q = ( i2 - ).(1 + ) = (2500+1,842.30+11,02 ).(1+ ) =3079,5 kJ/kg ẩm Q = W q = 262,5 3079,5 = 808368,75 kJ/h = 224,5 kW Để lập bảng cân nhiệt ta tính: -Nhiệt lượng tiêu hao q = 125.( 92,2 – 66,34) = 3232,5 kJ/kg ẩm -Nhiệt lượng có ích = (2500 + 1,842.30) – 4,18.25 = 2450,76 kJ/kg ẩm -Tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang =125.1,034.(30 – 25) = 646,25 kJ/kg ẩm -Tổng lượng nhiệt có ích tổn thất q’ = 2450,76 + 646,25 + 81,13 + 24,13 + 10,73 = 3213 kJ/kg ẩm Có thể thấy nhiệt lượng tiêu hao q tổng nhiệt lượng có ích q’ phải nhau, nhiên q trình tính tốn làm tròn sai số Ta kiểm tra sai số tuyệt đối = = 19,5 Hay = 0,6 % ( sai số chấp nhận được) Bảng cân nhiệt TT Đại lượng Nhiệt lượng có ích Tổn thất nhiệt tác nhân sấy Tổn thất nhiệt vật liệu sấy Tổn thất nhiệt thiết bị chuyền Ký hiệu tải Tổn thất nhiệt mơi trường Tổng nhiệt lượng tính toán Tổng nhiệt lượng tiêu hao Sai số tương đối q 20 Đơn vị (kJ/kg ẩm) 2450,76 646,25 24,13 % 75,8 20,02 0,75 10,73 0,33 81,13 3213 3232,5 2,5 100 100 0,6 Từ bảng cân nhiệt ta có nhận xét: Hiệu suất nhiệt thiết bị sấy: = 75,8% Trong tất tổn thất tổng tổn thất tác nhân sấy mang lớn nhất, tiếp tổn thất mơi trường, tổn thất vật liệu sấy mang thiết bị chuyển tải bé xem ko đáng kể Bây ta kiểm tra giả thuyết tốc độ tác nhân sấy hầm sấy: Thể tích tác nhân sấy sau khỏi thiết bị sấy nhiệt độ độ ẩm 88,5% sau: Tra phụ lục ta có: = 0,909 m3/kg kk Do lưu lượng thể tích tác nhân sấy sau hầm sấy =32812,5.0,909 =29826,5 m3/h Thể tích tác nhân sấy trước vào hầm sấy tính cho q trình sấy lý thuyết, ta có = 0,958 m3/kg = 32812,5 0,958 = 31434,4 m3/h Lưu lượng thể tích trung bình tác nhân sấy buồng sấy V bằng: V = 0,5.( = 0,5.(29826,5 + 31434,4) = 30630,5 m3/h = 8,50 m3/s Kiểm tra tốc độ TNS giả thuyết: Tốc độ trung bình TNS trình sấy thực bằng: v = = = 3,66 m/s Tốc độ TNS giả thiết ban đầu 3,66 m/s So với tốc độ thực 3,63 m/s ta thấy sai số không đáng kể Như tính tốn xem Chương 4: 4.1 TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ QUẠT Tính chọn Calorifer Chọn kết cấu calorifer: Chùm ống có cánh bố trí so le với bước ống: s1 = 80 mm, s2 = 45 mm Ống làm thép có d2/d1 = 24/22 mm với λô = 45 w/m.K Cánh làm đồng có: đường kính dc = 40 mm, chiều dày δc = 0,5 mm bước cánh t = 21 mm, λc = 110 W/m.K Chiều dài ống l = 1200mm Nhiệt lượng mà Calorifer càn cung cấp cho tác nhân sấy: =32812,5 ( 92,2 – 66,34) = 848531,3 kJ/h Suy ra: Q = 235,7 kW Khi bề mặt truyền nhiệt Calorifer bằng: Với: K hệ số truyền nhiệt Calorifer độ chênh lệch nhiệt độ trung bình khí hiệu suất nhiệt Calorifer Ta có: Nhiệt độ khơng khí vào calorife t2’ = 25 ℃ Nhiệt độ không khí t2’’ = 50 ℃ Trong calorife khí- hơi, dịch thể nóng nước ngưng tụ có nhiệt độ khơng đổi t1’ = t1’’ = tb tb nhiệt độ bão hòa nước tra theo áp suất ta có tb = 99,632 ℃ Δtmax = tb – t2’ = 99,632 – 25 = 74,632 ℃ Δtmin = tb – t2’’ = 99,632 – 50 = 49,632 ℃ Δttb = = = 61,2 ℃ Số cánh ống: nc = = = 343 cánh Chiều cao cánh: h = = =8 mm Kích thước xác định: dxd = Trong đó: = πd2tnc = 3,14.0,024.0,003.343 = 0,078 m2 = 2= 2= 0,55 m2 m Tốc độ cực đại khơng khí chuyển động qua khe hẹp ωmax: Giả sử tốc độ khơng khí vào calorifer ω = 2,5 m/s ωmax = m/s 22 Xác định tiêu chuẩn đồng dạng Với nhiệt độ trung bình khơng khí ttb = 0,5.(50+25) = 37,5℃ ta tìm được: λ = 2,733.10-2 W/mK ; ν = 16,73.10-6 m2/s đó: Re = Nu = Nu = 0,251.59820,67 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía khơng khí: Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cánh αc; αc = W/m2K Hiệu suất cánh ηc: β= βh = 37,63.8.10-3 = 0,3 Với dc/d2 = 1,67 βh = 0,3, từ biểu đồ ηc = f(dc/d2,βh) tìm ηc = 0,97 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tương đương α2: α2=W/m2K Hệ số làm cánh εc; εc = Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu ngưng ống α1 Chọn (tb-tw) = 0,7 ℃ Ta kiểm tra lại độ chênh nhiệt độ sau tính hệ số truyền nhiệt k Khi đó: α1 = W/m2K Hệ số truyền nhiệt k: K = W/m2K Kiểm tra lại độ chênh (tb-tw) Mật độ dòng nhiệt truyền nhiệt qua calorifer qc: Qc = k.Δttb = 282,4.61,2 = 17283 W/m2 Kiểm tra độ chênh nhiệt độ dã chọn: nguyên tắc, mật độ dòng nhiệt qc phải mật độ dòng nhiệt ngưng q1 Do đó: (tb-tw) = Diện tích bề mặt ống F1 Lấy hiệu suất calorifer η = 0,75 Khi F1 bằng: 23 F1 = m2 Số ống cần thiết n: Số ống hàng m chọn số hàng ống Z = 13 ,khi đó: m= Tổng số ống calorifer N: n = m.Z = 17.13 =221 ống Kích thước calorifer: Chiều dài: 1,2 m Chiều rộng: a = z.s2 = 13.45.10-3 = 0,585 m Chiều cao: b = m.s1 = 17.80.10-3 = 1,36 m Ta tính trở lực công thưc sau: Z – số hàng ống, z = 13; ω - tốc độ khe hẹp khơng khí ω = 3,6 m/s; ρ - khối lượng riêng khơng khí, ρ = 1,093 kg/m3; ξ - hệ số trở lực = 0,85 Vậy Pa 4.2 Tính Chọn Quạt Thể tích khơng khí ẩm điều kiện tiêu chuẩn ( Với khối lượng riêng khơng khí khơ điều kiện tiêu chuẩn m3 Suy ra: = = 25377 m3/h = 7,05 m3/s tổng cơng suất quạt là: Trong đó: = 0,946 kg/m3 K – hệ số dự phòng lấy k = (1,1 1,2); lấy calorife hiệu suất quạt Suy ra: N = = 22,21 kW Do ta chọn quạt có cơng suất cần đáp ứng tối thiểu là: N = 22,21 kW Tra catalogue quạt công nghiệp TOMECO Ký hiệu Mdel Tốc độ v/phút Lưu lượng,m3/h Áp suất (pa) 24 Công suất (kW) BC317-860 1,470 40000-52000 1800-1000 25 30 Mục lục