Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống sấy đường thùng quay, hệ thống sấy liên tục, cân bằng vật chất và năng lượng, tính toán thiết bị chính và phụ, quy trình công nghệ sấy đường...
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY ĐƯỜNG KIỂU THÙNG QUAY, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 7500 kg/h GVHD: Nguyễn Hữu Quyền SVTH: Lê Lý Khánh Kim 2005120357 Nguyễn Phan Hoàng Long 2005120461 TP.HCM – THÁNG NĂM 2015 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM MỤC LỤC SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN Sấy phương pháp thường dùng công nghiệp đời sống Kết trình sấy làm cho hàm lượng chất khô vật liệu tăng lên Điều có ý nghĩa quan trọng nhiều phương diện khác Ví dụ: đôi với nông sản thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững bảo quản, đôi với nhiên liệu (than, củi) nâng cao lượng nhiệt cháy, đôi với gốm sứ làm tăng độ bền học, giảm chi phí vận chuyển Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Hầu hết vật liệu trình sản xuất chứa pha lỏng nước nên người ta thường gọi ẩm Tùy theo trình cấp nhiệt cho ẩm mà người ta phân phương pháp sấy khác nhau: cấp nhiệt đốì lưu gọi sấy đôi lưu, cấp nhiệt dẫn nhiệt gọi sấy tiếp xúc, cấp nhiệt xạ gọi sấy xạ Hệ thông sấy thùng quay hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt, cục nhỏ Hệ thông sấy thùng quay hệ thông sấy đôi lưu Trong đồ án này, em xin trình bày qui trình công nghệ thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy đường với xuất đầu 1200kg/h 1.2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU Nước ta nước nhiệt đới nên đường sản xuất chủ yếu từ mía Đường đem sấy tinh thể saccarose, có kích thước trung bình 0,8 mm Saccarose đường kép có công thức phân tử C12H22O11, gồm phân tử α D - glucose β - D - fructose liên kết với liên kết 1,2 - glucoside Saccarose Do saccarose không tính khử, không tạo osazone Nó bị caramel hóa nhiệt độ nóng chảy từ 160 - 180 °C Nhưng nhiệt độ lớn 105°C đường bị caramel hóa phần làm đường bị sẫm màu Trong tự nhiên, saccarose có mía, củ cải đường, nốt, SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Vật liệu: Đường sau ly tâm đưa đến gầu tải để vận chuyển lên cao đưa vật liệu vào cấu nhập liệu vào thùng sấy Tại thùng sấy, đường sâu vào thùng sây, xáo trộn cánh nâng thùng quay Đồng thời diễn trình trao đổi ẩm với TNS Quá trình diễn từ đường bắt đầu vào thùng khỏi thùng để đạt độ ẩm theo yêu cầu kĩ thuật Ớ cuôi thùng sấy, đường sau SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM tách ẩm tháo liệu ngoài, vận chuyển hệ thông băng tải Nhiệt độ đầu đường cao ( khoảng 36°C) nên phải làm nguội Có cách để thực trình làm nguội đường: • • Dùng luồng không khí lạnh, khô thổi cưỡng để làm nguội Làm nguội tự nhiên cách lợi dụng độ dài thích hợp hệ thống băng tải Tác nhân sấy: Không khí điều kiện bình thường (27,2°C, 77%) quạt đẩy đưa vào hệ thông qua ống dẫn khí vào calorife để tiến hành trao đổi nhiệt lên 70°C, sau dẫn vào thùng sấy Tại thùng sấy, TNS tiến hành trình truyền nhiệt dẫn ẩm khỏi vật liệu sấy Nhiệt độ TNS giảm dần khỏi thùng sấy 36°C Trong không khí khỏi thùng có lẫn bụi đường, hỗn hợp khí - bụi dẫn vào xyclon để lọc thu bụi đường, không khí thải môi trường Calorife gia nhiệt nước bão hòa áp suất at lấy từ lò Nhiên liệu dùng để đốt lò dầu FO SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 3.1 CÁC THÔNG SỐ: Năng suất nhập liệu đầu vào G1=7500 kg/h Độ ẩm ban đầu vật liệu sấy: ω = 1% = 0.01 Độ ẩm lúc sau vật liệu sấy: ω2= 0.05% = 0.0005 Khôi lượng riêng đường : pv = 1587,9 kg/m3 Đường kính tương đương hạt đường: d = 0,8 mm Chọn trình sấy xuôi chiều Chọn cường độ sấy A = (kg/m3h) (Bảng6.2,tr 179- [6]) Công thức dùng xác định thông số tác nhân sây: Áp suất bão hòa 4026,42 pb = exp 12 − o 235 , + t C (bar) Hàm ẩm: Trong đó: Pa – áp suất khí quyển: Pa = 1.103 bar (760 mmHg) Enthalpy: Trong đó: • • • • • Ck = 1.004 kJ.K – nhiệt dung riêng không khí khô Ch = 1.842 kJ/kg.K – nhiệt dung riêng nước r0 = 2500 kJ/kg - ẩn nhiệt hóa nước t – nhiệt độ không khí (0C) d – hàm ẩm (kg ẩm/kgkkk) Thể tích riêng không khí ẩm: Trong đó: • R – số khí: R = 8314 J/kmol.độ SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM • M – khối lượng không khí: M = 29 kg/kmol • P, Pb – áp suất khí trời phần áp suất bão hòa nước không khí (N/m) Xác định thông số trạng thái tác nhân sấy trình sấy thực tế: • • • • • • Thông số trạng thái không khí trời (A): Vậy điểm A, ta có: t0 = 27,2 C, = 77% Áp suất bão hòa: Pb0 = 0,039 bar Hàm ẩm: x0 = 0,018 kg ẩm/kgkkk Enthalpy: I0 = 73,2 kJ/kg Thể tích riêng không khí ẩm: v0 = 0,906 m3/kgkk Khối lượng riêng: = 1,1762 kg/m3 Thông số trạng thái tác nhân sấy vào thùng sấy (B): Không khí trời từ trạng thái (A) đưa vào calorife nhờ quạt hút đốt nóng đẳng ẩm đến trạng thái B(x 1, t1) (nghĩa x1 = x0 = 0,018 kg ẩm/kgkk) để đưa vào thùng sấy Rõ ràng, nhiệt độ t1 điểm B nhiệt độ cao tác nhân sấy, quy định tính chất vật liệu sấy chế độ công nghệ chọn phần Do đường bị ngả màu nhiệt độ 105 oC nên ta cần nhiệt độ tác nhân sấy nhiệt độ Chọn: Tại điểm B: t1 = 700C; d1 = d0 = 0.018 kg ẩm/kgkk Khi áp dụng công thức nêu phần III.l., thông số khác tác nhân sấy trạng thái B xác định sau: • Áp suất bão hòa: Pb1 = 0.307 bar • Độ ẩm tương đối = 0.09 = 9% • Enthalpy: I1 = 117,6 kJ/kg • Thể tích riêng không khí ẩm: v1 = 1,036 m3/kgkk • Khối lượng riêng: = 1,029 kg/m3 Thông số trạng thái tác nhân sấy khỏi thùng sấy (C): Không khí trạng thái B đẩy vào thiết bị sấy để thực trình sấy Nhiệt độ tác nhân sấy khỏi thùng sấy t2 tùy chọn cho tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang bé phải tránh tượng đọng sương (nghĩa tránh trạng thái C nằm đường bão hòa) Đồng thời, hàm ẩm tác nhân sấy C phải nhỏ độ ẩm cân vật liệu sấy điểm để vật liệu sấy không hút ẩm trở lại Với trình sấy lý thuyết ta có: I2 = I1 = 117,6 kJ/kgkk; = 100 % tds = 330C => chọn t2 = 360C Khi áp dụng công thức nêu, thông số khác tác nhân sấy trạng thái C xác định sau: SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM • • • • Áp suất bảo hòa: Pb2 = 0.056 bar Hảm ẩm: d2 = 0.032 kg ẩm/kgkk Thể tích riêng không khí ẩm: v2 = 0.95 m3/kgkk Khối lượng riêng: = 1.1428 kg/m3 Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết tóm tắt bảng: Bảng 3.1: Trạng thái tác nhân sấy trình sấy lý thuyết: Trạng thái Trạng thái không Trạng thái không Đại lượng không khí ban khí vào thiết bị khí khỏi thiết bị đầu (A) sấy (B) sấy (C) t( C) 27,2 70 36 Φ 0.77 0,09 0,86 d (kg/kgkk) 0.018 0,018 0,032 I (kJ/kgkk) 73,2 117,6 117,6 Pb (bar) 0,0359 0,307 0,056 v (m /kgkk) 0,906 1,036 0,95 (kg/m3) 1,1762 1,029 1,1428 3.2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT: Phương trình cân vật chất: G1 = G + W G1ω1 = G2ω2 + W Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Lượng vật liệu sau sấy: Lượng ẩm bốc giờ: Lượng vật liệu khô tuyệt đối: Năng suất nhập liệu tính theo vật liệu bang đầu: Lượng tác nhân khô cần thiết: SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Lượng tác nhân tiêu hao riêng: 3.3 CÂN BẰNG NĂNG LUỢNG CHO QUÁ TRÌNH SẤY Vì trình sấy bổ sung nhiệt lượng thiết bị sấy thùng quay thuyết bị chuyền tải => Qbs = Qvc = Như vậy: Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy gồm: • Nhiệt lượng tác nhân sấy nhận caloriphe: L(I1 – I0) • Nhiệt lượng vật liệu sấy mang vào: [(G1 – W)Cv1 + WCa].tv1 Nhiệt lượng đưa khỏi thiết bị sấy gồm: • Nhiệt lượng tổn thất tác nhân sấy mang đi: L(I2 – I0) • Nhiệt lượng tổn thất qua cấu bao che: Qbc • Nhiệt lượng vật liệu sấy mang ra: G2.Cv2.tv2 Trong đó: • • • • • tv1 – nhiệt độ ban đầu vật liệu sấy, thương lấy nhiệt độ môi trường: tv1 = t0 = 27,20C tv2 – nhiệt độ cuối vật liệu sấy sau khỏi thiết bị sấy: tv2 = t2 – (50C) = 36 – = 310C Cv – nhiệt dung riêng vật liệu sấy với độ ẩm ω: Cv = Cvk(1 – ω) + Ca.ω (kJ/kg.K) • Ca – nhiệt dung riêng ẩm (nước): Ca = Cn = 4180 J/kg.K • Ck – nhiệt dung riêng vật liệu khô: Cvk = 996 + 1,26T (J/kg.độ) Ck2 = 996 + 1,26Tv2 = 996 + 1,26(273 + 31) = 1379.04 J/kg => Cv2 = Ck2(1 – ω2) + Ca.ω2 = 1379.04 *(1 – 0,0005) + 4180*0,0005 = 1380,48 J/kg.K Cân nhiệt lượng vào hệ thống sấy: L(I1 – I0) + [(G1 – W)Cv1 + W.Ca]tv1 = L(I2 –I0) + Qbc + G2.Cv2.tv2 Đặt Qv – tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang đi: Qv =G2Cv2(tv2 – tv1) Mặt khác: G2 = G1 – W Nhiệt lượng tiêu hao cho trình sấy thực: Q = L(I1 – I0) = L(I2 – I0) + Qbc + Qv – W.Ca.tv1 = 280541,73 (kJ/h) SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Nhiệt lượng tiêu hao riêng (nhiệt lượng cần để bốc 1kg ẩm): q = L(I1 – I0) = L(I2 – I0) +qbc + qv – Ca.tv1 Trong đó: Tổn thất nhiệt vật liệu sấy: coi Cv1 = Cv2 Qv = = 7428,71*1,38044*(31 – 27,2) = 38968,58 kJ/h Nhiệt độ ẩm vật liệu đưa vào: W.Ca.tv1 = 71,29*4.18*27 = 8105,39 kJ/h Ca.tv1 = 4.18*27,2 = 113,696 kJ/kg ẩm Tổn thất nhiệt qua cấu bao che: Chọn Qbc = 0,04*Qhi Với Qhi = W.qhi – nhiệt hữu ích (tức nhiệt cần thiết để làm bay ẩm vật liệu nâng nhiệt độ ẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ cuối thùng sấy) Trong đó: qhi = ih + Ca (t2 – tv1) = 2550,1 + 4,18.(36 – 27,2) = 2586,88 (kJ/kg ẩm) => Qhi = 71,27.2586,88 = 184418,68 kJ/h => Qbc = 0,04*Qhi = 0,04*184418,68 = 7376,75 kJ/h Đặt - nhiệt lượng riêng cần bổ sung cho trình sấy thực (là đại lượng đặc trưng cho sai khác trình sấy thực tế sấy lý thuyết): = Catv1 – qbc – qv Với trình sấy lý thuyết: = Với trình sấy thực tế: tính sau: = Ca.tv1 – qbc – qv = 113,696 – 103,48 – 546,62 = - 536,404 kJ/kg ẩm Vì < => Catv1 < qbc + qv => I2 < I1 => trạng thái tác nhân sấy sau trình sấy thực nằm đường I1 (đường sấy thực tế nằm đường sấy lý thuyết) ' d Xác định hàm ẩm ứng với trình sấy thực thông qua t2 biết: 10 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM S T Thông số T K Đ ý G n h iá i trị v ệ ị u Áp suất a P nước t ngưng tụ Nhiệt độ T o nước C 9, c ngưng Nhiệt độ thành ống phía tiếp t o xúc w C 2, nước ngưng tụ Nhiệt độ trung o bình t màng m C 6, nước ngưng tụ W 0, / Hệ số dẫn m nhiệt n K N 0, Độ nhớt s n / m 0-3 Gh i ch ú Ch ọn Ch ọn tm = Tc + t w Lấ yở tm 14 4, [12 ] 31 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 31 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Khối lượng riêng k g / 6, n m 2, Độ nhớt động / n s -7 m J Ẩn nhiệt / R ngưng tụ k g 2 03 Lấ yở T 14 5, [12 ] - Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ nước bão hòa ống đứng, màng chất ngưng tụ chảy tầng: , 25 λ n ρ n g r α = 1,13. µ L ∆ t n ∆t1 = Tc − t w = 119,6 − 112,6 o C = o C (0,685 ) ( 946,2) 9,81 2207.10 => α = 1,13. −3 , 246 10 Hệ số truyền nhiệt K [W/m2K] 221,[6] , 25 = 8763,9 - Tỷ số đường kính đường kính ống: d 0,016 = = 1,25 d1 0,0128 d2 - Với d1 < 1,4 => K tính với vách phẳng: 32 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM K= δ + + α λ α ε c = = 904,02 0,0016 + + 8763,9 50 703,4 × 1,4808 [W/m2K] 38,[8] Kiểm tra t w chọn: Theo pt truyền nhiệt, ta có mật độ dòng nhiệt truyền qua đường thẳng: q = q - Với: q = K q1 ∆ t tb = 904,02.68,57 = 61988,6 w/m2 = α 1∆ t1 = 8763,9.7 = 61347,3 ε= - Sai số: | q − q1 | 61988,6 − 61347,3 = = q1 61347,3 0,01 = 1% t w = 112,6oC chấp nhận Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt kích thước calorifer - Nhiệt lượng cần cung cấp cho calorifer: Q = L(I1 – I’1) = 5940,83.(117,6 - 73,2) = 263772,85 [kJ/h] = 73270,24 [J/s] - Diện tích bề mặt ống: Chọn hiệu suất calorifer η = 0,75 Khi F1 bằng: F1 = Q 73270,24 = = 1,18 K ∆ t tb 904,02.68,57 116,[12] [m2] 221,[6] [ống] 221,[6] - Tổng số ống calorifer: F1 1.18 = = 29,34 π d1 L π 0,0128.1 n= 33 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM • • • • Chọn tiêu chuẩn n = 37 ống (bảng V.11_STQTTB2) Với kiểu bố trí ống mạng ống theo hình sáu cạnh đều, ta có thông số sau: Tổng số ống TB: n = 37 ống Số hình sáu cạnh: Số ống đường xuyên tâm hình sáu cạnh: b = ống Đường kính calorife: Dt = s1 (b − 1) + 4d = 0,05.(7-1)+ 4.0.0128 = 0,3512 (m) Chọn theo tiêu chuẩn, lấy D t = 0,4 m Chọn đáy nắp elip theo bảng X.III.10_STQTTB2 • D t = 0,4 m = 400 m • h t = 100 mm • h = 25 m => bề mặt F t = 0,2 m2 • s = mm Trở lực qua calorifer Hệ số trở lực: 0,9 ξ = 0,72 Re − 0, 245 s −d s −d + sc d2 − ,9 d E d2 0,9 s1 − d s2 − d − ,1 = 0,102 Trở lực cục qua calorifer: vmax (239,82 ) ∆ Pc = ξ ρ b = 0,102 × 1,098 × × = 22544,54 2 N/m2 Tính lương dầu FO cần sử dụng: - Lượng Vh Q= • nước cần sử dụng để cung cấp nhiệt cho calorife : (r + C n (Tc − t ) ) Giả sử nước ngưng khỏi calorife 116°C 34 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM • r = 2208.103 J/kg • Cn = 4180 J/kg.độ =>73270,24 = V h (2208.103 + 4180.(119,6-116)) => Vh = 0,033 kg/s = 118,6 kg/h Lượng nhiệt dầu FO cần cung cấp cho lò để thu nước : Q1 = Vh (r + Cn-( tsôi— t0)) • t° : Nhiệt độ nước vào chọn 27,2°C => Q1 = 118,6.(2208.103 + 4180.(119,6- 27,2)) =307614412,4 J/h - Giả sử hiệu suất nhiệt lò η = 80% => Lượng nhiệt mà dầu FO cần cung cấp : Q1 QFO = η =384594894 J/h = 91880,86 kcal/h Nhiệt trị dầu FO : 9500 kcal/kg =>Lượng dầu FO cần sử dụng : QFO 91880 ,86 MFO = 9500 = 9500 = 9,67 kgFO/h 5.2 TÍNH VÀ CHỌN XYCLON Tác nhân sấy sau qua thùng sấy mang theo nhiều hạt bụi đường Do đó, cần phải có biện pháp để làm không khí sau sấy trước thải vào môi trường Trong hệ thông sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Chọn loại xyclon đơn ЦH-15Y với góc nghiêng cửa vào α = 15° Loại đảm bảo độ làm bụi lớn với hệ số sức cản thủy lực nhỏ 35 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 35 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Lưu lượng khí vào xyclon lưu lượng tác nhân sấy khỏi thùng sấy: Vxyclon = 4800 m3/h = 1,33 m3 STT Kích thước xyclon ЦH-15Y Ký hiệu Đường kính xyclon Chiều cao cửa vào Chiều cao ống tâm có mặt bích Chiều cao phần hình trụ Chiều cao phần hình nón Chiều cao phần bên ống Chiều tâm cao chung Đường kính ống Đường kính cửa tháo D A h1 h2 h3 h4 H d1 d2 10 Chiều rộng cửa vào b1/b 11 Chiều dài ông cửa vào Khoảng cách từ tận xyclon đến mặt bích 12 Công thức Giá trị Đơn vị Ghi 0,66D 1,5D 1.51D 1,5D 0,3D 3,31D 0,6D 0,4D 0,24 – 0,32D 700 462 1050 1057 1050 210 2317 420 280 168 224 L 0,6D 420 Các kích thước liên hệ với đường kính xyclon Bảng III.4/p524 h5 0,3D 210 STQTTB1 mm 13 Góc nghiêng nắp ống vào α 15 độ 14 Hệ số trở lực xyclon ξ 110 đơn vị Căn vào lưu lượng khí vào xyclon, ta chọn xyclon ЦH-15Y có suất từ 4400 - 5180 m3/h với đường kính xyclon D = 700mm (Bảng III.5/p524,[10]) Ta tra kích thước xyclon ЦH-15Y bảng sau: Bảng 5.5: Các kích thước xyclon 36 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 36 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Bunke chứa bụi: Thể tích làm việc bunke đôi với xyclon đơn: Vbunke = 0,9 m3 (Bảng III.5a/p525,STQTTB1) ■ Góc nghiêng thành bunke cần phải lớn góc nghiêng rơi tự nhiên ,thường lấy từ 55 - 60° (p525,STQTTB1) => Chọn 60° ■ Độ làm xyclon: η = 80% ■ Đường kính hạt bụi (μm) Hiệu suất làm η (%) đôi với xyclon đơn loại ЦH-15Y 10 20 65 89 98 37 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 37 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Tốc độ quy ước khí: × V xyclon vq = π × D = × 1,33 π × ( 0,7 ) = 3,46 (m/s) Trở lực qua xyclon: ∆P = ξ × v q2 × ρ k 2 ( 3,46) × 1,1428 = 110 × = 752,46 (N/m2) 5.3 TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT - Do hệ thống sấy dài, có trở lực lớn nên ta dùng quạt đặt đầu cuối hệ thống: Quạt đặt đầu hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ cung cấp không khí cho caloriphe Không khí trời quạt đẩy đưa qua caloriphe, trao đổi nhiệt đưa vào thùng sấy, qua đoạn ống cong 90o Quạt đặt cuối hệ thống – quạt đẩy, có nhiệm vụ hút tác nhân sấy qua thùng sấy để cấp nhiệt cho vật liệu sấy qua xyclon để thu hồi bụi Đường ống từ sau thùng sấy đến trước cyclon có tiết diện hình chữ nhật tiết diện cửa vào cyclon, có đoạn cong 90o rẽ làm nhánh để vào xyclon - Vận tốc khí: v= V S oáng ,m/s với: Sống : diện tích tiết diện ngang ống - Chọn quạt ly tâm áp suất trung bình U 9-57, No3 có kích thước: Mặt bích cửa : hình vuông, B = 210 mm Mặt bích cửa vào: hình tròn, D = 312 mm 38 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 38 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Bảng 5.6: Tóm tắt thông số không khí đường ống Đại lượng Nhiệt độ Độ ẩm Lưu lượng Khối lượng riêng Độ nhớt t (oC) (đơn vị) V (m3/h) V (m3/s) Trạng thái không khí trời (A) 27,2 0,77 4617.94 1.28 ρk (kg/m3) 1,1762 1,029 1,1428 μk (Ns/m2) 1.796.10-5 2.06.10-5 1,89.10-5 Ký hiệu – Đơn vị Trạng thái không khí vào thiết bị sấy (B) Trạng thái không khí khỏi thiết bị sấy (C) 70 0,09 5276.25 1.47 36 0,86 4842.13 1.35 Bảng 5.7: Thiết kế hệ thống đường ống STT Vị trí Đầu ống vào quạt đẩy Cửa quạt đẩy Cửa calorife Cửa thùng sấy Cửa xyclon Điểm bắt Đoạn ống đầu Vận Vận Kích Chiề Kích tốc tốc thước u dài thước khí khí (mm) L (m) (mm) (m/s) (m/s) Điểm kết thúc Vị trí Kích Vận thướ tốc c khí (mm) (m/s) 0.25 ∅210 36.97 Cửa vào quạt đẩy ∅210 36.97 39.51 0.5 ∅210 36.97 ∅150 72.47 ∅210 42.17 1.75 ∅210 42.17 ∅210 38.71 0.5 ∅210 38.71 ∅210 38.71 0.25 ∅210 38.71 Lối vào calorife Cửa vào thùng sấy Cửa vào xyclon Cửa vào quạt hút ∅210 36.97 18 ∅210 42.17 18 ∅210 38.71 Tính trở lực đường ống 39 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG 41.36 trang 39 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Trở lực ma sát đuờng ống - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực ma sát ống dẫn thẳng dòng chảy ổn định: ∆ Pms = λ L v k2 ρ k (N / m2 ) Dtđ (CT II.55, STQTTBT1) v, ρk, μk : vận tốc (m/s), khối lượng riêng (kg/m 3), độ nhớt (Ns/m2) không khí sấy vị trí tương ứng Dtđ : đường kính tương đương đường ống (m) o Ống tròn : Dtđ = Dống D tñ = o 4S 4.a.b = Π 2.( a + b ) Ống hình chữ nhật : a, b : chiều dài cạnh tiết diện ống, (m) S : diện tích tiết diện ống, (m2) Π : chu vi tiết diện ống, (m) - Chuẩn số Reynolds: Re = v D tñ ρ k µk Với không khí chảy xoáy rối, Re ≥ 4000, xem dòng chảy khu vực nhẵn thủy lực hệ số trở lực ma sát Bảng 5.8: Kết tính trở lực ma sát đường ống 40 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 40 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM STT Trở đường - suất thiết khắc trở lực ống hfe L (m) Dtd (m) Re λ rPms (N/m2) Dẫn vào quạt đẩy 0.25 Từ sau quạt đẩy 0.5 đến trước calorife Từ sau calorife đến 1.75 trước thùng sấy 0.21 508444.540 0.013 12.44 0.21 508444.540 0.013 24.88 0.21 442355.112 0.013 103.69 Áp cần để 34.45 phục cục 17.23 dẫn: 192.69 Ke Đoạn ống Từ sau thùng sấy đến xyclon 0.5 0.21 491530.978 0.016 Từ sau xyclon đến quạt hút 0.25 0.21 491530.978 0.016 = ∑Pms lực cục ống: Ke = Với: - A1, A2 : diện tích ông có tiết diện nhỏ ống có tiết diện lớn (m ) - u : vận tốc trung bình tiết diện nhỏ (m/s) Bảng 5.9: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột mở: STT Ống nhỏ Ống lớn U Vị trí trở lực Ke Dtd1 Dtd2 A2 (m/s) A1 (m ) (m) (m) (m2) Cửa quạt đẩy 0.18 0.0219 0.21 0.025 0.876 0.124 38.24 nối với đường ống Đuờng ống nối với 0.0128 0.15 0.45 0.1306 0.098 0.902 54.72 thân calorife 41 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 41 hfe (N/m2) 90.66 1350.42 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Đuờng ống nối với thùng sấy Đuờng ống nối với thân xyclon 0.21 0.18 0.025 0.85 0.5074 0.049 0.951 42.17 845.59 0.0088 0.45 0.1306 0.068 0.932 ∑Pđm 40.03 746.91 3033.58 Trở lực cục đột thu ống dẫn: - Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ống dẫn: hfc = Kc Kc = 0.4.(1 - ) Với: - A1, A2 : diện tích ông có tiết diện nhỏ ống có tiết diện lớn (m ) - u : vận tốc trung bình tiết diện nhỏ (m/s) Bảng 5.10: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục đột thu STT Vị trí trở lực Ống nhỏ Ống lớn Dtd1 (m) A1 (m2) Đuờng ống nối cửa vào calorife 0.15 0.01305 0.21 Thân calorife nối với đuờng ống 0.21 0.025 Thân thùng sấy nối với đuờng ống 0.21 0.21 Thân xyclon nối với đuờng Dtd2 (m) Kc U (m/s) hfU (N/m2) A2 (m2) 0.025 0.522 0.1912 55.99 299.69 0.45 0.1306 0.191 0.3236 42.17 287.73 0.025 0.85 0.5074 0.049 0.3804 40.035 304.85 0.025 0.45 0.1306 0.068 0.3728 279.31 38.71 42 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 42 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM ống 1171.58 ∑Pđt Trở lực cục khúc quanh ống dẫn (có khúc quanh) Tính cho khúc quanh 90°: hff = Kf Với: Kf hệ sổ tổn thất khớp nối van, trường hợp khúc quanh 90° Kf = 0,9 u: Vận tốc trung bình dòng chảy ống qua khớp nối u=16,5 m/s (42.17) 2 Pkq = 5x 0.9 x = 4001,2 (N/m2) Khi ta tính trở lực cục đường ông: ∑Pcb = ∑Pđm+∑Pđt+Pkq = 3033.58 + 1171.58 + 4001.2 = 8026.36 N/m2 - Tổn thất cột áp qua thiết bị hệ thông: ∑Ptb = Pcalorife+Pxyclon+Phạt + ∑Pcb = 22544,54 + 752,46 + 12158,64 + 8026,36 = 43482 N/m2 - Cột áp toàn phần cần thiết để khắc phục tất sức cản thuỷ lực hệ thông: ( ρ v2 ) (1,1428× 0,95) 2 Ptp = P t b + = 43482 + = 43482,59 N/m2 (CT II.53/p.376,[9]) Tổn thất côt áp toàn phần, điều kiên làm việc (do sử dụng đăc tuvến thành lâp cho điều kiên tiêu chuẩn): 273 + t 760 ρ k × × 293 P ρ , N/m P = P t p x Với: t - nhiệt độ làm việc khí: tk=70oC P - áp suất chỗ đặt quạt: P = 760 mmHg ■ ■ ■ ρk - khôi lượng riêng khí điều kiện làm việc: ρk = 1,029 kg/m3 43 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 43 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM ρ - khôi lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn: ρ = 1,293 kg/m3 ■ 273 + 70 760 1,029 × × 293 760 1,293 = 40155,36 N/m => P = 43482,59 x Tính công suất đông quay quat: - Trở lực mà quạt phải khắc phục Pquạt: Do ta sử dụng quạt hút đẩy đầu hệ thông nên đôi với quạt: ∆ P 40155,36 = = 20077,68 ( N / m ) = 2047,32 mmH Pquạt = 2 - Công suất trục động điện vận chuyển không khí nhiệt độ cao: N= V × ∆ Pquat × ρ 1000 × η q × η tr Với: V - suất quạt, lấy lưu lượng không khí hệ thông điều kiện làm việc: V = 5276,25 m3/h = 1,46 m3/s ■ ηq - hiệu suất quạt, lấy theo đặc tuyến: η q = 0,5 (Hình II.56a/p488, STQTTBT1) ■ ηtr: hiệu suất truyền động Truyền động qua bánh đai: ηtr = 0,95 ■ 1,46 × 2047,32 × 1,029 = 6,5 1000 × , × , 95 N= kW Công suất đông đjên: Ndc = k3.N (kW) (CT II.240/p464, STQTTBT1) Với k3 - hệ số dự trữ: k3 = 1,1 (N > 5) (Bảng II.48/p464,[l 1]) Nđc=1,1 x 6,5 = 7,12 kW Chọn động có công suất Nđm = kW 44 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 44 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM Tài liệu tham khảo [1] Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa học, tập 5, Quá trình Thiết bị Truyền nhiệt”, NXB ĐHQG TPHCM, 2000 [2] Phạm Văn Bôn, “Sổ tay dẫn nhiệt không ổn định (phỏng theo A.V.Luikov) – Thông số nhiệt lý thực phẩm nguyên liệu (phỏng theo A.S.guizbour)”, TPHCM, 2004 [3] Hoàng Văn Chước, “Kỹ thuật sấy”, NXB KHKT, 1997 [4] Bùi Hải, Dương Đức Hồng, Nguyễn Đình Thọ, “Thiêt bị trao đổi nhiệt”,NXB KHKT, 1999 [5] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXBGD, 2000 [6] Nguyễn Văn Lụa, “Kỹ thuật sấy vật liệu”, NXB ĐHQG TPHCM, 2001 [7] Vũ Bá Minh, Hoàn Minh Nam, “ Cơ học vật liệu rời”, NXB KHKT, 1998 [8] Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính toán chi tiết thiết bị hóa chất, tập 1”, NXB KHKT,1978 [9] Hồ Lê Viên, “Thiết kế tính toán chi tiết thiết bị hóa chất, tập 2”, NXB KHKT, 1978 [10] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa chất, tập I”, NXB KHKT, 1999 [11] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa chất, tập II”, NXB KHKT, 1999 [12] Phạm Văn Thơm, “Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất công nghệ thực phẩm”, 2000 [13] Phạm Văn Bôn, “Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa chất, tập 10, Ví dụ Bài tập”, TPHCM 45 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 45 [...]... thiết bị: 16 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN PHAN HOÀNG LONG trang 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẦM => thỏa điều kiện [p] > p = 0,1.106 N/m2 4.4 TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY Trong hệ thông sấy thùng quay, tác nhân sấy không những đi qua lớp hạt nằm trên cánh và trên mặt thùng sấy mà còn đi qua dòng hạt rơi từ đỉnh thùng và các cánh từ trên xuống Do đó, trở lực của tác nhân sấy trong thùng sấy có những... XYCLON Tác nhân sấy sau khi đi qua thùng sấy sẽ mang theo rất nhiều hạt bụi đường Do đó, chúng ta cần phải có biện pháp để làm sạch không khí sau sấy trước khi thải vào môi trường Trong hệ thông sấy thùng quay thường dùng xyclon đơn Chọn loại xyclon đơn ЦH-15Y với góc nghiêng cửa vào α = 15° Loại này đảm bảo độ làm sạch bụi lớn nhất với hệ số sức cản thủy lực nhỏ nhất 35 SVTH: LÊ LÝ KHÁNH KIM – NGUYỄN