Đang tải... (xem toàn văn)
tài liệu tham khảo thiết kế hệ thống sấy mít sử dụng bơm nhiệt
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Mục lục MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu sơ lược mít 1.2 Giới thiệu sơ lược bơm nhiệt 1.3 Phương pháp thực trình công nghệ: .2 PHẦN TÍNH TÓAN .4 2.1 Tính cân vật chất lượng 2.2 Tính chọn máy nén .10 2.3 Tính tóan thiết bị bốc 11 2.4 Tính tóan thiết bị ngưng tụ 15 2.5 Tính tóan thiết bị ngưng tụ ngòai .18 2.6 Tính chọn quạt ly tâm 22 2.7 Tính chọn quạt hướng trục 22 2.8 Tính sơ giá thành 23 KẾT LUẬN & ÑAÙNH GIAÙ 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu sơ lược mít Mít -Artocarpus heterophyllus- thuộc họ Dâu tằm- Moraceae Cây gỗ cao 12m tới 20m Lá hình trái xoan nguyên hay chia thùy phía, dài 10-20cm Cụm hoa đực (dái Mít) đính thân cành già Quả to hình trái xoan hay thuôn, dài tới 60 cm, nặng tới 20-30kg hay Quả mít chín có màu lục vàng, lọai kép gồm nhiều bế mang bao hoa nạc đế hoa chung Mỗi hốc hạt (thực bế) bao lớp nạc mềm màu vàng ( tức bao hoa) Mít có nguồn gốc miền Nam n Độ Malaysia, trồng khắp nước ta, vườn gia đình, quanh khu dân cư, nương rẫy Nhân dân ta dùng mít non để ăn luộc, xào, nấu canh, muối dưa chua; xơ mít tham gia vào thành phần lọai dưa gọi nhút (có vùng làm nhút tiếng Thanh Chương Nghệ An); xơ mít chín dùng muối nén ăn dưa chua Quả mít chín có muối mít to, thơm dùng để ăn tươi, chế nước sinh tố, ăn luộc phơi khô làm rau ăn làm mứt khô hay ngâm xirô để tráng miệng Người ta xác định thành phần chủ yếu phần ăn mít: nước 72.3%; protein 1.7%; lipid 0.3%; đường tổng số 23.7% Trong 100 gam ăn có: Ca 27g; P 38mg; Fe 0.6mg; Na mg; K 407 mg; vitamin: tương đương caroten 235 UI; B1 0.09mg; B2 0.11mg; P 0.7 mg; C mg Cứ 100 g mít cung cấp cho thể 94 calo Hạt mít ăn được, luộc, nướng hay rang chín, phơi khô làm bột ghế với cơm; bột có trộn với bột đậu tương để làm đậu phụ Lá mít dùng để nuôi gia súc có tác dụng kích thích tiết sữa 1.2 Giới thiệu sơ lược bơm nhiệt Năm 1852, Thomson (Lord Kelvin) sáng chế bơm nhiệt giới Song song với kỹ thuật lạnh, bơm nhiệt có bước phát triển riêng Ngày bơm nhiệt trở nên quen thuộc ứng dụng ngành kinh tế sử dụng nguồn nhiệt nhiệt độ thấp như: - Công nghệ sấy hút ẩm - Công nghệ chưng cất, tách chất - Các trình thu hồi nhiệt thải - Công nghệ thực phẩm 1.3 Phương pháp thực trình công nghệ: Ta thiết kế hệ thống sấy mít sử dụng bơm nhiệt, suất sản phẩm 50kg/mẻ Mít nguyên liệu trước đem vô buồng sấy chần sơ, nhiệt độ mít lúc đưa vào buồng sấy 35oC Sau mít đặt khay đưa vào buồng sấy cửa buồng đóng kín, không khí buồng qua xử lý không khí (gồm thiết bị bốc hơi, thiết bị ngưng tụ, quạt Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB ly tâm), không khí làm lạnh tách ẩm (trong thiết bị bốc hơi)rồi đun nóng( thiết bị ngưng tụ), sau nhờ quạt ly tâm đưa vào buồng sấy Không khí sau qua buồng sấy lại đưa vào xử lý không khí, lại vào buồng sấy Không khí trước vào buồng sấy có nhiệt độ 41 oC, độ ẩm tương đối 60% Không khí khỏi buồng sấy có nhiệt độ 34oC, độ ẩm tương đối 96,4% Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB PHẦN TÍNH TÓAN 2.1 Tính cân vật chất lượng 2.1.1 Các thông số không khí ngòai trời Độ ẩm tương đối: = 80% Nhiệt độ: to= 27oC p suất bão hoøa: 4026.42 4026.42 Pb exp 12 = exp 12 o 235.5 t (C ) 235.5 27 =0.0355 (bar) =26.613(mmHg) p suất riêng phần nước P = Pb =0.035x0.8=0.0284 (bar) =21.291(mmHg) p suất không khí: B=0.993 (bar)=745(mmHg) 2.1.2 Các thông số mít Nhiệt độ vào mít : tv1=35(oC) Nhiệt dung riêng : C=1360.6 (j/kg độ) f = 1.38(m2/kg vật liệu khô) Kích thước múi: 5.5x3x1 (cm) G2 (năng suất): 50kg/mẻ Độ ẩm tuyệt đối ban đầu W1 :257% Độ ẩm tuyệt đối sản phẩm W2 :40% Độ ẩm tuyệt đối cân Wcb :15% Khối lượng vật liệu khô: G 100 Go = (50x100)/(100+40)=35.714 (kg/meû) 100 W2 Số múi/kg vật liệu khô: N*= 276 (múi/kg vật liệu khô) Số múi mít ứng với G2 : N’= NxGo=276x35.714=9857.06 9858 (múi) (làm tròn lên) Diện tích múi chiếm chỗ khay: s’=(5.5+0.2)x(3+0.2)/10000 =0.001824 (m2) Khối lượng ẩm lại vật liệu sau sấy: Ga2 = G2 – Go =50-35.714=14.286 (kg/mẻ) Khối lượng mít trước sấy: W G1 Go (1 ) =35.714x(1+275/100)=127.500(kg/mẻ) 100 Trang (theo [8] công thức 2.31) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Khối lượng ẩm mít trước sấy: Ga1 = W1 Go/100 =275x35.714/100= 91.786 (kg/mẻ) Lượng ẩm tách ra: G a Ga1 Ga2 =91.786 -14.286=77.500 (kg/meû) 2.1.3 Các thông số buồng sấy: *Khay: Kích thước khay: chiều dài Lk =1(m) , chiều rộng Wk =1(m), chiều cao Hk =0.04 (m) Diện tích bề mặt khay: S= (m2) Số múi khay : N” = S/s’ = 548.25 549(múi/khay) (làm tròn lên) Số khay cần: n= N’/N” =9858/549=17.956 18(khay) *Buồng sấy: Tường buồng sấy làm gạch đỏ dày 0.25m có hệ số dẫn nhiệt 0.7W/m 2K Chiều dài buồng sấy Lb =1.3(m) Chiều rộng buồng sấy Wb =1.5(m) Chiều cao buồng sấy Hb = 1.4(m) Chiều cao múi mít m =0.01(m) Chiều cao 18 lớp mít: Hm = m n =0.01x18= 0.18(m) Chiều cao 18 khay: H’k = n.Hk = 18x0.04= 0.72(m) Khỏang cách từ sàn buồng sấy che phía khay thứ 18: H’ b=0.9(m) Diện tích tự cho tác nhân sấy qua: Ftd =Lb.H’b – Lk.Hm=1.3x0.9-1x0.18=0.99 (m2) Diện tích : Fn = Lb.Wb = 1.3x1.5 = 1.95(m2) Diện tích tường xung quanh: Ft = 2( Lb.Hb + Wb.Hb) =2(1.3x1.4+1.5x1.4)=7.84(m2) 2.1.4 Tính tóan trình sấy lý thuyết: Chọn vận tốc tác nhân sấy v=1.800 (m/s) t1 : 41(oC) :60% p suất bão hòa tác nhân sấy vào buồng sấy: 4026.42 Pb1 exp 12 = 0.077 (bar) 235.5 41 Hàm ẩm tác nhân sấy vào buồng sấy: Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB 1Pb1 = 0.622x0.6x0.077/(0.993-0.6x0.077)=0.030 B 1Pb1 (kg ẩm /kg không khí khô) (theo[7] công thức 1.6) Entalpy tác nhân sấy vào buồng sấy: I1 = [t1 +d(2500+1.842t1)].1000=[41+0.03(2500+1.842x41)]= 119174.991 (j/kg không khí khô) (theo [7] công thức 1.15) Khối lượng riêng không khí vào buồng sấy: T 0.378 Pb 1 o o =[1.293x273/(273+41)](1-0.378x0.6x0.077/0.993)= 1.104 (kg/ T B m )(theo [7] công thức 1.11) Trong o = 1.293 (kg/m3) To = 273(oC) B = 0.993(bar) d1 0.622 Chọn nhiệt độ tác nhân sấy khỏi buồng sấy t2 =34(oC) 4026.42 Pb2 = exp 12 = 0.053 (bar) 235.5 34 I2 =I1 = 119174.991 (j/kg không khí khô) I / 1000 t2 d2 = =(119174.991/1000-34)/(2500+1.842+34)= 0.033 2500 1.842t2 (kg ẩm / kg không khí khô) Bd2 2 100% = 0.993x0.033/[0.053x(0.622+0.033)]=95.336% Pb (0.622 d2 ) (theo [8] coâng thức 2.19) Giá trị phù hợp ta lấy nhiệt độ t2 = 34oC chọn lúc trước T 0.378 Pb o o =[1.293x273/(273+34)](1-0.378x0.953x0.053/0.993) T B = 1.128 (kg/m3) Khối lượng riêng trung bình tác nhân sấy buồng sấy: =( 1 + )/2=(1.104+1.128)/2=1.116 (kg/m3) Lượng không khí khô cần thiết để bốc kg ẩm: lo =1/(0.033-0.03)=346.705 (kg không khí khô/ kg ẩm) d2 d1 (theo [8] công thức 7.14) Lượng không khí khô cần thiết giờ: Lo = lo.W =346.705x26869.661 (kg không khí khô/h) (theo [8] công thức 7.14) Hệ số trao đổi ẩm: p 0.0229 0.0174v =0.0229+0.0174x1.8=0.054 (kg/m2.h.mmHg) =40.668 (kg/m2.h.bar) (theo [7] công thức 5.64) Cường độ sấy: Jm = p (Pm – P) =40.668(0.065-0.048)=0.678 (kg/m2h) (theo [7] công thức 5.52) Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Trong Pm =(Pb1 + Pb2 )/2: áp suất bề mặt vật liệu sấy(tính cách gần đúng) P =(P1 + P2)/2 : áp suất tác nhân sấy Tốc độ sấy đẳng tốc : N = 100Jmf =100x0.678x1.38= 93.504 (%/h) (theo [7] công thức 5.63) Hệ số sấy tương đối: 1.8 = 1.8/257=0.007 (theo [8] công thức 5.25) W1 Độ ẩm tới hạn: Wth Wcb =1/0.007+15=182.778(%) (theo [7] công thức 3.36) Thời gian sấy đẳng tốc: (W1 – Wth)/N =(257-182.778)/93.504= 0.794 (h) (theo [7] công thức 5.67) Thời gian sấy giảm tốc: W Wcb 2.3 2.3 182.778 15 (Wth Wcb )lg th (182.778 15) lg = =2.904(h) N 40 15 W2 Wcb 93.504 (theo [7] công thức 3.44) Thời gian sấy tổng cộng: =3.698 (h) Lượng ẩm thóat giờ: W= G/ =77.5/3.698=20.957(kg/h) 2.1.5 Tính tóan trình sấy thực: *Tổn thất qua kết cấu bao che: Tường buồng sấy làm gạch đỏ dày 0.25m có hệ số dẫn nhiệt 0.7W/m 2K Giả thiết nhiệt độ bề mặt tường tw1=33.924 (oC) Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy buồng sấy: tf1=(t1+t2)/2=(41+34)/2=37.5(oC) Mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu tác nhân sấy mặt tường: q1 = 1.715(tf1 – tw1)1.333 =1.715(37.5-33.924)1.333= 9.374 (W/m2) (theo [8] coâng thức 7.50) Mật độ dòng nhiệt dẫn nhiệt: q2 (tw1 tw ) =0.25(33.924 – tw2)/0.25 (theo [8] công thức 7.43) Với q1 = q2 nên có tw2 = 30.576 (oC) Mật độ dòng nhiệt trao đổi nhiệt đối lưu mặt ngòai tường với không khí xung quanh: q3 = 1.715(tw2 – tf2)1.333 =1.715(30.576-27)1.333= 9.374 (W/m2) (tf2 nhiệt độ môi trường xung quanh tf2 =27oC) Kiểm tra lại điều kiện q3 = q1 nên giá trị tw1 = 33.924oC chọn ban đầu xác Tổn thất môi trường xung quanh: Qt = 3600.q1.Ft = 3600x9.374x7.84=264582.776 (J/h) Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Tổn thất qua nền: Qn = 3600.qn.Fn =3600x33.375x1.95= 234292.5 (j/h) Trong qn = 33.375(W/m2) (giả sử buồng sấy xây cách tường nhà 1m) (theo [8] bảng 7.1 trang142) Tổng tổn thất qua kết cấu bao che: Qbc = Qt + Qn =264582.776+234292.5= 498875.276 (J/h) qbc = Qbc/ W=498875.276/20.957 =11178.021(J/kg ẩm) *Tổn thất vật liệu sấy mang đi: Chọn nhiệt độ mít tv2=36(oC) Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang ñi: Qv =G2Cv(tv2 – tv1)/ =50x1360.6(36-35)/ 3.698 = 18398.916 (J/h) qv = Qv/W =18398.916/20.957= 877.806 (J/kg ẩm) *Tính = Ca tv1 - qbc -qv = 4180x35 - 11178.021 - 887.806 = 134234.173(J/kg ẩm) (theo [8] công thức 7.20) *Tính tóan lưu lượng tác nhân sấy: i2 =1000(1.842t2 +2500) =1000(1.842x34+2500) = 2562628 (J/kg aåm) Cdx(d1) = 1000(Cpk + Cpad1) =1000(1+1.842x 0.03) = 1055.910 (j/kgđộ) (theo [8] trang173) C (d )(t t ) d2 d1 dx 1 =0.03+1055.91(41-34)/(2562628-134234.173)= 0.033 i2 (kg aåm/ kg không khí khô) I2 =[t2 +d(2500+1.842t2)].1000 =[34+0.033(2500+1.842x34)].1000=119583.595 (J/kg không khí khoâ) Bd2 100% =0.993x0.033x100%/(0.053(0.622+0.033))=96.421(%) 2 Pb (0.622 d2 ) l =1/(0.033-0.03)=328.543(kgkhông khí khô/kg ẩm) d2 d1 L =lW =328.543x20.957 =6886.297 (kgkhông khí khô/h) Khối lượng riêng không khí khô nhiệt độ trung bình buồng sấy: T ' o o =1.293x273/310.5=1.286 (kgkhông khí khô/m3) T T : nhiệt độ trung bình buồng sấy (oK) Khối lượng ẩm ứng với m3 không khí khô (ở nhiệt độ trung bình buồng sấy): '.(d1 d2 ) / = ' d =1.286x0.0315=0.041 (kg ẩm/m3không khí khô) d =(0.03+0.033)/2=0.0315(kg ẩm/kg không khí khô) Lưu lượng không khí khô qua buồng sấy: V=L/ ' =6886.297/1.286=5355.092 (m3 không khí khô/h) Lưu lượng không khí ẩm qua buồng sấy: Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB V’=(L + V '.d )/ =(6886.297+5355.092x1.286x0.0315)/1.116 =6366.855 (m3 không khí /h) = 1.769 (m3 không khí/s) Tốc độ tác nhân sấy: v’ = V’/Ftd = 1.769/0.99=1.786(m/s) Sai số giá trị v chọn ban đầu: v-v' v= 100% =(1.8-1.786)x100%/1.786=0.759(%) v' Vậy giá trị v chọn ban đầu xem hợp lý *Biểu diễn trình sấy đồ thị I-d I (kJ/kg không khí khô) d(kg ẩm/kg không khí khô) + A:(1) IA =I1 = 119174.991 (J/kg không khí khoâ) tA = 41(oC) + B: (2) dB =0.033 (kg ẩm/kg khơng khí khơ) IB = I2 = 119583.595 (J/kg không khí khô) tB = 34(oC) + C : (3) dC = dB = d2 = 0.033(kg ẩm/kg không khí khoâ) Bdc PbC = 0.993x0.033/(0.622+0.033)=0.051(bar) 0.622 dc tC =(4026.42/(12-ln(PbC))-235.5=(4026.42/(12-ln(0.051)))-235.5=33.223(oC) IC =[tC +dC(2500+1.842tC)]1000=[33.223+0.033(2500+1.842)]1000=118758.486 (J/kg không khí khô) + D: (4) dD = dA = d1 =0.030(kg ẩm /kg không khí khô) Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB PbD Bd D =0.993x0.03/(0.622+0.03)=0.046(bar) 0.622 dD tD =(4026.42/(12-ln(PbD))-235.5=(4026.42/(12-ln(0.046)))-235.5=31.629(oC) ID =[tD +dD(2500+1.842tD)]1000= [31.629 +0.03(2500+1.842x31.629)]1000 = 109280.411(J/kg không khí khô) 2.2 Tính chọn máy nén P(bar) h(kj/kg) Điểm 1' t (0C) 68.1 45 45 P (bar) 5.487 5.487 17.266 17.266 17.266 5.487 H (kJ/kg) 705.38 707.6 736.77 716.3 555.97 555.97 qo = h1 – h5 =705.38-555.97= 149410 (j/kg) Lượng thực tế hút vào xylanh: G =Q/qo =23000/149410 =0.154(kg/s) (theo [5] trang102) Lấy Q=23(KW) Thể tích thực tế hút vào xylanh: V=G.v1’ =0.154x0.04377= 0.0067379 (m3/s)=24.256(m3/h) (theo [5] trang102) Hệ số thị thể tích: Trang 10 v (dm3/kg) s(kJ/kg) 43.77 1.752 1.752 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Công suất = (IB – ID)L/3600= (119583.595-109280.411) x6886.297/3600=19708.551 (j/s) Chọn Q2 =21000 (j/s) Sử dụng thiết bị bốc cánh phẳng có ống làm đồng, cánh làm nhôm Chọn bước cánh SC =0.005(m) Bề dày cánh c =0.0004(m) Bước ống đứng S1 = 0.04(m) Bước ống dọc theo dòng lưu chất ngòai ống S2 = 0.04(m) Đường kính dtr = 0.014(m) Đường kính ngòai dng = 0.016(m) Chọn vận tốc dòng khí v2 (m/s) =4.5(m/s) Chọn số cụm ống theo chiều không khí z =2 Chiều dài cánh theo chiều dài không khí: L = S2.z=0.04x2=0.08(m) Đường kính tương đương: 2(S1 dng )(Sc c ) 2(0.04 0.016)(0.005 0.0004) dtñ = =0.00772(m) (S1 dng ) (Sc c ) (0.04 0.016) (0.005 0.0004) (theo [5] trang 150) vd Re tđ =4.5x0.00772/(1.5x10-5)= 2316.084 v v =1.5x10-5(m2/s) Công thức dùng để xác định Nu nói sử dụng Re =2316.084 khỏang 500-2500 dng=0.016(m) 10-16mm L/dtñ = 0.08/0.00772=10.362 4-50 SC/dng=0.005/0.0016=0.313 0.18-0.35 S1/dng=0.04/0.0016=2.5 2-5 tkh =(tB +tD)/2= (34+31.629)/2=32.815 -40oC-40oC L =0.45+0.0066x10.362=0.518 dtñ Re m 0.28 0.08 =-0.28+0.08x2316.084/1000=-0.095 1000 Re B 1.36 0.24 =1.36-0.24x2316.084/1000=1.304 1000 150) A =0.321 C AB =0.419 n 0.45 0.0066 m L 0.518 -0.095 Nu C.Re =18.648 =0.419 x 2316.084 x 10.362 dtñ (theo [5] công thức 6.20) Hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía không khí: n Trang 12 (theo [5] trang 150) (theo [5] trang 150) (theo [5] trang 150) (theo [5] trang (theo [5] trang 150) (theo [5] trang 150) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB kk Nu. =18.648 x 0.0257 /0.00772=62.078(W/m2K) dtđ kk= 0.0257(W/m.độ) (theo [10] trang 149) Hệ số tỏa nhiệt qui ước: q -3 Rc Rn =1/[1/(62.078 x 4.184) + 5x10 + 0.00162]=95.518 kh (theo [5] coâng thức 6.69) Với Rc , Rn : nhiệt trở chỗ tiếp xúc cánh ống, nhiệt trở nước ngưng tụ Lấy Rc =5.10-3(m2K/W) (theo [5]trang 226) Rn n =0.001/0.6176=0.00162(m2K/W) n Với n , n chiều dày lớp nước (m), hệ số dẫn nhiệt nước Lấy n =0.001m, n =0.6176 (W/m.K) (lấy ôù 30oC theo [10] trang133) d 1 2480 =1 + 2480 x 0.003 /2.371=4.184 t (theo [5] coâng thức 6.71) d , t : biến thiên hàm ẩm nhiệt độ không khí trứơc sau qua bề mặt truyền nhiệt d =dB – dD = 0.033 - 0.03=0.003 (kg ẩm/ kg không khí khô) t = tB – tD =34 – 31.629 = 2.371 (oC) 2 kh 62.078 4.184 Thông số m = =79.887 c c 203.5 0.0004 (theo [5] công thức 6.74) Trong Hệ số dẫn nhiệt cánh c =203.5 (W/mđộ) (theo [5] trang 237) Chiều cao qui ước cánh: h ' 0.5dng ( 1)(1 0.35ln ) =0.5 x 0.016 (2.875-1)(1+0.35ln2.875)=0.021(m) (theo[5] trang 151) Trong : B 1.15 dng =1.15S1/dng =1.15x0.04/0.016= 2.875 (theo [5] trang 152) Hiệu suất cánh: th(m.h ') E =th(79.887x0.021)/(79.887x0.021)=0.565 (theo [5] trang m.h ' 152) Diện tích cánh m ống: dng2 Fc 2 S1S2 =2[0.04x0.04 - 3.14x0.0162/4]/0.005=0.56(m2/m) Sc (theo [5] trang 198) Diện tích khỏang cánh m ống : Trang 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Fo dng c =3.14x0.016x(1-0.0004/0.005)=0.046 (m2/m) (theo [5] trang 198) Sc Tổng diện tích mặt ngòai có cánh m ống: F = Fc + Fo =0.56+0.046=0.606 (m2/m) (theo [5] trang 198) Diện tích bề mặt m ống: Ftr dtr =3.14x0.014=0.044 (m2/m) Hệ số làm cánh: F / Ftr =0.606/0.044=13.782 Hệ số tỏa nhiệt phía không khí qui đổi theo bề mặt củaống: F F qtr q c E o =95.518x(0.56x0.565x0.85/0.044+0.046/0.044)=685(W/m2K) Ftr Ftr (theo[5] công thức 6.73) Trong =0.85 Chọn nhiệt độ vách tv =7.599(oC) Mật độ dòng nhiệt phía không khí qui đổi theo bề mặt ống: qtr= qtr (tkh tv ) =685(32.815-7.599)=17272.96 (W/m2) (theo [5] công thức 6.76) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Q F *tr =21000/17270.332=1.216(m2) (theo [5] công thức qtr 6.77) Diện tích cho không khí qua: fkh = V’/v2 =1.769 /4.5=0.393 (m2) Diện tích bề mặt truyền nhiệt cụm ống ( bố trí cụm ống dọc theo chiều chuyển động không khí): dtr F 'tr fkh 2 h ( theo[5] công thức 6.79) S1 dng c S c =0.393x3.14x0.014/(0.04-0.016-2x0.0004x0.012/0.005)=0.782(m2) Trong h = (S1 – dng)/2 =0.012(m) Số cụm ống làm việc song song: z*=F*tr/F’tr =1.216/0.782=1.555 (theo [5] công thức 6.80) So sánh với giá trị z chọn ban đầu ta chọn z=2, ta có truyền nhịêt lớn diện tích cần thiết lấy làm công suất dự trữ cho thiết bị *Nhiệt độ sôi R22 thiết bị bay to = 3oC Khối lượng riêng R22 lỏng =1274.2 (kg/m3) Nếu ta xem lượng nhiệt làm nhiệt R22 ống không đáng kể vận tốc R22 lỏng ống là: 4.Q =4x21000/(3.14x0.0142x2x149410x1274.2)=0.35(m/s) d tr z q Trang 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB (theo [5] trang 238) Trong qo = h1 – h5 =149410(J/kg) Mật độ dòng nhiệt phía R22 lỏng bay hơi: 0.5 2.5 0.5 qa tr A(tv to ) = [1.355(7.599-3)] (x1274.2/0.014) =17301.97 (W/m ) dtr (theo[5] công thức 6.50) Trong A=1.355 (theo [5] bảng 6.28 trang219) o Vì qtr qa-tr từ ta thấy chọn tv = 7.599 C hợp lý Tổng chiều dài ống cụm oáng : fkh L1 2 h S1 dng c =0.393/(0.04-0.016-2x0.0004x0.012/0.005)=17.8 (m) Sc 2.5 (theo[5] công thức 6.81) Số hàng ống cụm ống : L1 m =[17.8/(0.04x1.93)]0.5=15.184 chọn m=18 S1K Trong chọn K=1.93 Chiều dài ống cụm ống : l = L1/m =17.8/18=0.989 1(m) *Kiểm tra lại vận tốc không khí sau chọn m: +Diện tích tiết diện cho không khí qua m chiều dài ống có cánh: f 'kh (S1 dng )(Sc c ) Sc =(0.04-0.016)(0.005-0.0004)/0.005=0.0221(m2/m) + Tổng diện tích cho không khí qua: Fkh = m.l.f’kh =18x1x0.0221=0.397(m2) + Vận tốc không khí : v’1 =V’/Fkh = 1.769 /0.397=4.45(m/s) + So sánh với vận tốc chọn ban đầu v1 =4.5m/s ta có: v -v ' v1 = 1 100% =(4.5-4.45)x100%/4.45=1.126(%) v1' Vậy thông số chọn hợp lý Lưu lượng R22 lỏng ống : G*=Q2/qo =21000/149410=0.14(kg/s) Vì v1 kk=4.5x1.116=5.022 (kg/m2s) nên theo [5] với vận tốc khối hạt nước chưa bay theo gió, ta không cần phải đặt thiết bị chắn phía sau thiết bị bay 2.4 Tính tóan thiết bị ngưng tụ Công suất Q1 = (IA – ID)L/3600 =18926.948(j/s) Trang 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Chọn Q1 =19500(j/s) Sử dụng thiết bị ngưng tụ cánh phẳng có ống làm đồng, cánh làm nhôm Chọn bước cánh SC =0.003(m) Bề dày cánh c =0.0003(m) Bước ống đứng S1=0.04(m) Bước ống dọc theo dòng lưu chất ngòai ống S2=0.04(m) Đường kính dtr =0.014(m) Đường kính ngòai dng=0.016(m) Chọn vận tốc dòng khí v1 =4(m/s) Số cụm ống theo chiều không khí z=6 Chiều dài cánh theo chiều dài không khí L = S2.z=0.24(m) Đường kính tương đương: 2(S1 dng )(Sc c ) dtñ (S1 dng ) (Sc c ) =2(0.04-0.016)(0.03-0.0003)/(0.04-0.016+0.003-0.0003)=0.0049(m) Công thức dùng để xác định Nu nói sử dụng vd Re tđ =4x0.0049/(1.5x10-5)=1078.053 khỏang 500-2500 v dng=0.016(m) 10-16mm L/dtñ =0.24/0.0049=49.444 4-50 SC/dng=0.003/0.016=0.188 0.18-0.35 S1/dng=0.04/0.016=2.5 2-5 o tkh =(tA+tD)/2=(31.629+41)/2=36.315 C -40oC-40oC L n 0.45 0.0066 =0.45+0.006x49.444=0.776 dtñ Re m 0.28 0.08 =-0.28+0.08x1078.053/1000=-0.194 1000 Re B 1.36 0.24 =1.36-0.24x1078.053/1000=1.101 1000 A=0.049 (theo [5] trang150) C AB =0.049x1.101=0.054 m L 0.776 0.194 Nu C.Re =0.054x1078.053 (49.444) =5.766 d tđ Hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía không khí: Nu. k =5.766x0.0257/0.0049=30.53(W/m2K) dtđ kk= 0.0257(W/m.độ) n m (theo [5] công thức 6.20) (theo [10] trang 149) 2 k =[2x30.53/(203.5x0.0003)]0.5=31.625 c c Trong Hệ số dẫn nhiệt cánh c =203.5 (W/mđộ) Trang 16 (theo [5] trang 237) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Chiều cao qui ước cánh: h ' 0.5dng ( 1)(1 0.35ln ) =0.5x0.016(2.875-1)(1+0.35ln2.875)=0.021(m) Trong : 1.15 B dng =1.15x0.04/0.016=2.875 Hiệu suất cánh: th(m.h ') E =th(31.625x0.021)/(31.625x0.021)=0.879 (theo [5] công thức 6.22) m.h ' Diện tích cánh m ống: dng2 Fc 2 S1S2 =2[0.04x0.04 - 3.14x0.0162/4]/0.003=0.933(m2) Sc Diện tích khỏang cánh m ống : Fo dng c =3.14x0.016(1-0.0003/0.003)=0.045(m2) Sc Tổng diện tích mặt ngòai có cánh m ống: F = Fc + Fo =0.933+0.045=0.978(m2) Diện tích bề mặt m ống: Ftr dtr =3.14x0.014=0.044(m2) Diện tích bề mặt ngòai m ống: Fng dng =3.14x0.016=0.05(m2) Hệ số làm cánh : F =0.978/0.044=22.245 Ftr Hệ số tỏa nhiệt phía không khí qui đổi theo bề mặt ngòai: F F kh ng kh c E o =30.53(0.933x0.879x0.85/0.978+0.045/0.978)=23.163(W/ F F m2K) (theo [5] công thức 6.21) Trong =0.85 Chênh lệch nhiệt độ trung bình môi chất bình ngưng không khí : t t m A D O t t ln K D =(41-31.629)/ln[(45-31.629)/(45-41)]=7.765( C) tK t A Trong tK =45oC nhiệt độ ngưng tụ môi chất bình ngưng Chọn giá trị =tk - tv =1.143oC ( độ chênh nhiệt độ ngưng tụ nhiệt độ vách) Mật độ dòng nhiệt phía không khí theo bề mặt oáng: m 7.765 1.43 qkh tr Ftr = 1 Ftr 0.044 0.044 0.002 =3374.043(W/m2) kh ng F Ftr Fng 23.163 0.978 0.044 0.05 85.37 đồngthau (theo [5] trang188) 85.37W / mK = dtr – dng =0.002(m) Trang 17 (theo [5] trang 622) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Hệ số tỏa nhiệt phía R22: a 0.72 i. g vdtr (theo [5] trang188) =0.72[180800x1108x0.07663x9.81/(1.96x10-7x0.014x1.43)]0.25=2951.116(W/m2K) Trong i =h2 – h4 =736770 - 555970=180800(J/kg) =1108 (kg/m3) λ = 0.0766(W/mK) ν = 1.96x10-7(m2/s) Mật độ dòng nhiệt phía R22: qa tr a =2951.116x1.43=3374.011(W/m2) (theo [5] trang189) Vì qkh-tr qa-tr nên giá trị chọn ban đầu xác Diện tích bề mặt bình ngưng: Q F 'tr =19500/3374.011=5.77(m2) q tr (theo [5] trang189) Tổng chiều dài ống bình ngöng: F' L tr =5.77/0.044=131.1(m) Ftr (theo [5] trang189) Chọn chiều dài ống là: l (m) Tổng số ống bình ngưng: L n =131.1 132 (ống)(làm tròn lên) (theo [5] trang189) l Chọn số ống thực n’=132(ống) Số ống bố trí mặt diện: n' n1 =132/6=22(ống) (theo [5] trang189) z Diện tích tiết diện cho không khí qua m chiều dài ống có cánh: (S d )(S ) fkh ng c c =(0.04-0.016)(0.003-0.0003)/0.003=0.022(m2/m) Sc (theo[5] trang198) Tổng diện tích cho không khí qua: Fkh = n1.l.fkh =22x1x0.022=0.475(m2) Vận tốc không khí: v’1=V’/Fkh =1.769 /0.475=3.969(m/s) So sánh với vận tốc chọn ban đầu v1 =4m/s ta coù: v -v ' v1 = 1 100% =(4-3.969)x100%/3.969=0.779(%) v1' Vậy vận tốc chọn ban đầu hợp lý Lưu lượng R22 lỏng thiết bị: G’=Q1/(h3 – h4) =19500/(716300-555970)= 0.123(kg/s) Trang 18 (theo [5] trang190) (theo [5] trang190) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB 2.5 Tính tóan thiết bị ngưng tụ ngòai Lưu lượng R22 lỏng thiết bị: G’’=G* - G’ =0.14-0.123=0.017(kg/s) Q3* = G’’(h3 – h4) = 0.017(716300-555970)=2725.6(J/s) Lấy công suất thiết bị ngưng tụ ngòai Q3 =2800(J/s) Nhiệt độ không khí vào khỏi thiết bị là:t = 27oC ,t2 = 29oC Nhiệt độ trung bình không khí thiết bị: 28 oC Thông số nhiệt vật lý không khí 28oC (theo [5] trang 186) Ckh =1009(j/kg) kh =1.169(kg/m3) kh =2.57x10-2(W/mK) ν kh = 15.91x10-6(m2/s) Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt bình ngưng: Gkh =Q3/[Ckh(t2 – t1)]=2800/[1009(29-27)]=1.388(kg/s) Thể tích không khí giải nhiệt: Vkh =Gkh/ kh =1.388/1.169=1.187(m3/s) Sử dụng thiết bị ngưng tụ cánh phẳng có ống làm đồng, cánh làm nhôm Chọn bước cánh SC =0.004(m) Bề dày cánh c =0.0003(m) Bước ống đứng S1=0.05(m) Bước ống dọc theo dòng lưu chất ngòai ống S2=0.05(m) Đường kính dtr =0.01(m) Đường kính ngòai dng=0.012(m) Chọn vận tốc dòng khí v3 =3(m/s) Số cụm ống theo chiều không khí z=1 Chiều dài cánh theo chiều dài không khí L = S2.z=0.05(m) Đường kính tương đương: 2(S1 dng )(Sc c ) dtñ (S1 dng ) (Sc c ) =2(0.05-0.012)(0.004-0.0003)/(0.05-0.012+0.004-0.0003)=0.0049(m) Công thức dùng để xác định Nu nói sử dụng vd Re tđ = 3x0.0049/(15.91x10-6)=1271.54 khỏang 500-2500 v dng=0.012(m) 10-16mm L/dtđ = 0.05/0.0049=7.415 4-50 SC/dng=0.004/0.012=0.333 0.18-0.35 S1/dng=0.05/0.012=4.167 2-5 o tkh =(t1+t2)/2=(27+29)/2=28 C -40oC-40oC n 0.45 0.0066 L =0.45+0.0066x7.415=0.499 dtđ Trang 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB m 0.28 0.08 A=0.37 Re =-0.28+0.08x1271.54/1000=-0.178 1000 Re =1.36-0.24x1271.54/1000=1.055 1000 C AB =0.37x1.055=0.391 B 1.36 0.24 (theo [5] trang150) m L 0.499 -0.178 Nu C.Re =9.676 =0.391x1271.54 x7.415 d tđ Hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía không khí: Nu. k =9.676x0.0257/0.0049=36.875(W/m2K) dtđ kk= 0.0257(W/m.độ) 149) n m (theo [5] công thức 6.20) (theo [10] trang 2 k =[2x36.875/(203.5x0.0003)]0.5=34.757 c c Trong Hệ số dẫn nhiệt cánh c =203.5 (W/mđộ) (theo [5] trang 237) Chiều cao qui ước caùnh: h ' 0.5dng ( 1)(1 0.35ln ) =0.5x0.012x(4.792-1)(1+0.35ln4.792)=0.035(m) Trong : 1.15 B dng =1.15x0.05/0.012=4.792 Hiệu suất cánh: th(m.h ') E =th(34.757x0.035)/( 34.757x0.035)=0.687 (theo [5] công thức 6.22) m.h ' Diện tích cánh m ống: dng2 Fc 2 S1S2 =2(0.05x0.05-3.14x0.0122/4)=1.193(m2) Sc Diện tích khỏang cánh m oáng : Fo dng c =3.14x0.012(1-0.0003/0.004)=0.035(m2) Sc Tổng diện tích mặt ngòai có cánh m ống: F = Fc + Fo =1.193+0.035=1.228(m2) Diện tích bề mặt m ống: Ftr dtr =3.14x0.01=0.0314(m2) Diện tích bề mặt ngòai m ống: Fng dng =3.14x0.012=0.0377(m2) Hệ số làm cánh : F =1.228/0.0314=39.119 Ftr Trang 20 ... kế hệ thống sấy mít sử dụng bơm nhiệt, suất sản phẩm 50kg/mẻ Mít nguyên liệu trước đem vô buồng sấy chần sơ, nhiệt độ mít lúc đưa vào buồng sấy 35oC Sau mít đặt khay đưa vào buồng sấy cửa buồng... nguồn nhiệt nhiệt độ thấp như: - Công nghệ sấy hút ẩm - Công nghệ chưng cất, tách chất - Các trình thu hồi nhiệt thải - Công nghệ thực phẩm 1.3 Phương pháp thực trình công nghệ: Ta thiết kế hệ thống. .. bơm nhiệt Năm 1852, Thomson (Lord Kelvin) sáng chế bơm nhiệt giới Song song với kỹ thuật lạnh, bơm nhiệt có bước phát triển riêng Ngày bơm nhiệt trở nên quen thuộc ứng dụng ngành kinh tế sử dụng