Đề tài Thiết bị sấy muối thùng quay

Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 1 PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY 1.1. TỔNG QUAN VỀ SẤY 1.1.1. Khái niệm chung Trong cơng nghệ hĩa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu (làm khơ vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, mức độ làm khơ của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu sau đây: - Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm…). - Phương pháp hĩa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước). - Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu). Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường cĩ tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn. Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu cĩ sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và mơi trường xung quanh. Quá trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học. - Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thơng số đầu và cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất và năng lượng, từ đĩ xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết. - Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các thơng số của quá trình sấy. Ví dụ : tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy và thời gian thích hợp. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 2 1.1.2. Thiết bị sấy 1.1.2.1. Phân loại thiết bị sấy Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên cĩ nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy cĩ nhiều cách phân loại thiết bị sấy: - Dựa vào tác nhân sấy: ta cĩ thiết bị sấy bằng khơng khí hoặc thiết bị sấy bằng khĩi lị, ngồi ra cịn cĩ các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dịng điện cao tần. - Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân khơng, thiết bị sấy ở áp suất thường. - Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ … - Dựa vào cấu tạo thiết bị: phịng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sơi, sấy phun… - Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, ngược chiều và giao chiều. 1.1.2.2. Nguyên lý thiết kế thiết bị sấy Yêu cầu thiết bị sấy là phải làm việc tốt (vật liệu sấy khơ đều cĩ thể điều chỉnh được vận tốc dịng vật liệu và tác nhân sấy, điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy), tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và dễ sử dụng. Khi thiết kế thiết bị sấy cần cĩ những số liệu cần thiết: Loại vật liệu cần sấy (rắn, nhão, lỏng…), năng suất, độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, nhiệt độ giới hạn lớn nhất, độ ẩm và tốc độ tác nhân sấy, thời gian sấy. Trước hết phải vẽ sơ đồ hệ thống thiết bị, vẽ quy trình sản xuất, chọn kiểu thiết bị phù hợp với tính chất của nguyên liệu và điều kiện sản xuất. Tính cân bằng vật liệu, xác định số liệu và kích thước thiết bị. Tính cân bằng nhiệt lượng để tính nhiệt tiêu thụ và lượng tác nhân sấy cần thiết. Đối với các thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển cần phải tính độ bền. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 3 Sau khi tính xong những vấn đề trên ta bắt đầu chọn và tính các thiết bị phụ của hệ thống: bộ phận cung cấp nhiệt (lị đốt, calorifer), bộ phận vận chuyển, bộ phận thu hồi bụi (nếu cĩ), quạt , cơng suất tiêu thụ để chọn động cơ điện. 1.1.2.2. Lựa chọn thiết bị sấy Sấy thùng quay là một thiết bị chuyên dung để sấy hạt. Loại thiết bị này được dung rộng rãi trong cơng nghệ sau thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt cĩ kích thước nhỏ. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đĩ trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng đều sản phẩm cao. Ngồi ra thiết bị cịn làm việc với năng suất lớn. 1.1.3. Xác định các thơng số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy 1.1.3.1. Nhiệm vụ của tác nhân sấy Tác nhân sấy cĩ nhiệm vụ sau: - Gia nhiệt cho vật sấy - Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào mơi trường - Bảo vệ vật sấy khỏi bị ẩm khi quá nhiệt Tùy theo phương pháp sấy, tác nhân sấy cĩ thể thực hiện một hoặc hai trong ba nhiệm vụ nĩi trên. Khi sấy đối lưu, tác nhân sấy làm hai nhiệm vụ gia nhiệt và tải ẩm. Khi sấy bức xạ, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm và bảo vệ vật sấy. Khi sấy tiếp xúc tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm. Khi sấy bằng điện trường tần số cao, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm. Khi sấy chân khơng chỉ cĩ thể cấp nhiệt bằng bức xạ hay dẫn nhiệt hoặc kết hợp cả hai cách cấp nhiệt này. Việc dùng bơm chân khơng hay kết hợp bơm chân khơng và thiết bị ngưng kết ẩm(sấy thăng hoa), vì vậy phương pháp sấy chân khơng khơng cần tác nhân sấy. 1.1.3.2. Các loại tác nhân sấy - Khơng khí ẩm: là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất. Dùng khơng khí ẩm cĩ nhiều ưu điểm: khơng khí cĩ sẵn trong tự nhiên, khơng độc và khơng làm ơ nhiễm sản phẩm. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 4 - Khĩi lị: sử dụng làm mơi chất sấy cĩ ưu điểm là khơng cần dùng calorife, phạm vi nhiệt độ rộng nhưng dùng khĩi lị cĩ nhược điểm là cĩ thể ơ nhiễm sản phẩm do bụi và các chất cĩ hại như: CO2 , SO2. - Hỗn hợp khơng khí hơi và hơi nước: tác nhân sấy loại này dùng khi cần cĩ độ ẩm tương đối φ cao. - Hơi quá nhiệt: dùng làm mơi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy nổ. 1.1.3.3. Khơng khí ẩm - Các thơng số cơ bản của khơng khí ẩm: + Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước cĩ trong khơng khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất cĩ thể chứa trong khơng khí ẩm đĩ ở cùng một nhiệt độ: max .100% .100% (1.1)h h h hs G p G p ϕ = = Trong đĩ: Gh , kg : lượng hơi nước trong khơng khí ẩm Gh max: lượng hơi nước lớn nhất cĩ thể chứa trong khơng khí ẩm ph , N/m2 : phần áp suất hơi nước trong khơng khí ẩm phs , N/m2 : áp suất bão hịa hơi nước ở nhiệt độ khơng khí ẩm. + Độ chứa hơi là lượng hơi nước chứa trong 1kg khơng khí khơ: h k Gd G = (1.2) , (kg/kgkkkhơ) ở đây: Gh , kg : lượng hơi nước chứa trong khơng khí ẩm Ghs : lượng khơng khí khơ Gh , Gk cĩ thể xác định theo phương trình trạng thái của hơi nước và khơng khí khơ theo ph , pk và p. + Entanpy của khơng khí ẩm được tính với 1kg khơng khí khơ như sau: I = Ik + Ih (1.3), (kJ/kgkkkhơ) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 5 Trong đĩ: Ik : entanpy khơng khí khơ, Ik = Cpkt, kJ/kgkkkhơ với Cpk là nhiệt dung riêng của khơng khí khơ, cĩ giá trị là 1,04 kJ/kgkkkhơ, nhiệt độ khơng khí ẩm. Ih : entanpy của hơi nước cĩ trong 1 kg khơng khí khơ. + Nhiệt độ đọng sương (ts): nhiệt độ đọng sương của khơng khí ẩm là nhiệt độ của khơng khí bão hịa đạt được bằng cách làm lạnh khơng khí ẩm trong điều kiện độ chứa hơi khơng đổi. Khi biết nhiệt độ và độ ẩm tương đối cĩ thể xác định nhiệt độ đọng sương. Khi bão hịa φ = 100% , ph = phs nhiệt độ khơng khí ẩm lúc này là ts chính là nhiệt độ bão hịa ứng với ph = phs. Vì vậy ta cĩ thể tra bảng hơi nước bão hịa với ph ta xác định được nhiệt độ bão hịa. + Nhiệt độ nhiệt kế ướt tM : là nhiệt độ của khơng khi ẩm bão hịa đạt được bằng cách cho nước bốc hơi đoạn nhiệt vào khơng khí ẩm. Quá trình xảy ra làm cho nhiệt độ khơng khí ẩm giảm, độ ẩm tương đối và độ ẩm chứa hơi tăng, cịn entanpy khơng đổi. Quá trình đạt đến trạng thái cân bằng φ = 100% thì nhiệt độ khơng khí ẩm là tM. Nhiệt độ này cũng chính là nhiệt độ nước. Người ta đo nhiệt độ này bằng cách lấy bơng hoặc vải thơ vấn vào bầu thủy ngân của nhiệt kế và nhúng vào nước vì vậy gọi là nhiệt độ nhiệt kế ướt. + Thể tích riêng và khối lượng riêng theo khơng khí ẩm: Khơng khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng nên ta cĩ thể xác định khối lượng riêng của nĩ: k h h k h h h k h k P P P P P R T R T R T R T ρ ρ ρ −= + = + = + 1 1 1 . h h k k PP T R R R ⎡ ⎤⎛ ⎞ = − +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦ Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 6 1 1 1 . (1.4)hs h k k PP T R R R ϕ ⎡ ⎤⎛ ⎞ = − +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦ (kg/m 3) Thể tích riêng của khơng khí ẩm là: 1v ρ = (1.5) (m3/kg) 1.1.3.4. Khĩi lị Khi sử dụng khĩi làm mơi chất sấy ta phải tính tốn quá trình cháy nhằm thu được khĩi lị cĩ lưu lượng, nhiệt độ, độ chứa hơi nhất định. Sơ đồ nguyên lý buồng đốt tạo khĩi làm mơi chất sấy được biểu diễn trên hình sau: Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý bình đốt tạo khĩi 1.buồng đốt, 2.buồng lắng bụi, 3.buồng hịa trộn Trong tính tốn quá trình cháy, để tạo khĩi làm mơi chất sấy, người ta thường tính cho 1 kg nhiên liệu và cần xác định các đại lượng cơ bản sau: + Nhiệt trị của nhiên liệu cĩ thể xác định theo thành phần nhiên liệu hoặc đo trong phịng thí nghiệm. Khi biết thành phần nhiên liệu, cĩ thể xác định nhiệt trị theo các cơng thức sau: ¾ Đối với nhiên liệu khí: 2 22 2 Q 0 , 0 1(Q . Q . Q . Q . ) (1 .6 ) m nk C O H H S C H m n C O H H S C H= + + + Tr ong đĩ: CO, H2, H2S, CmHn là thành phần thể tích của nhiên liệu. 3 2 Nhiên liệu Khơng khí 1 Khĩi Khơng khí Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 7 QCO, 2QH , 2QH S , Q m nC H là nhiệt trị của các chất khí cháy tương ứng: 2 QH = 10800 kJ/m3tc 3 8QC H = 91400 kJ/m 3tc QCO = 12150 kJ/m3tc 4 10QC H = 118800 kJ/m 3tc 2 QH S = 23400 kJ/m3tc 2 4QC H = 59300 kJ/m 3tc 4 QCH = 35800 kJ/m3tc 3 6QC H = 86000 kJ/m 3 tc 2 6 QC H = 63800 kJ/m3tc 3 6QC H = 116000 kJ/m 3tc + Tiêu hao khơng khí ¾ Tiêu hao khơng khí lý thuyết đối với chất khí: 0 2 2 41,38 0,0179. 0,248. 12 m n nm L CO H C H O m n ⎡ ⎤ +⎢ ⎥ = + + −⎢ ⎥ +⎢ ⎥⎣ ⎦ ∑ (1.7) (kg/kg nl) Trong đĩ: CO, H2, CmHn …là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng. - Xác định theo giá trị: 0 1, 293.Q1,1. (1.8) 1000 lv cL = ¾ Tiêu hao nhiệt riêng khơng khí thực tế L = αT.L0 (1.9) Trong đĩ αT là hệ số khơng khí thừa trong buồng lửa. Hệ số khơng khí thừa α – chọn theo loại nhiên liệu và cấu tạo buồng đốt. Khi dùng khĩi làm mơi chất sấy, nhiệt độ khĩi thường thấp hơn nhiều so với nhiệt độ khĩi ra khỏi buồng lửa vì vậy cần đưa khĩi qua buồng hịa trộn với khơng khí để đạt được nhiệt độ mơi chất theo yêu cầu. Hệ số khơng khí thừa chung là: Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 8 0 0 0 T L LL L L L α α + Δ+ Δ = = 0 (1.10)T T L L α α α Δ = + = + Δ Trong đĩ Δα là hệ số khơng khí thừa trong buồng hịa trộn. - Xác định hệ số khơng khí thừa: Hệ số khơng khí thừa α được xác định bằng cách chọn αT theo nhiên liệu và kiểu buồng đốt sau đĩ tính Δα theo quá trình hỗn hợp khơng khí và khĩi. Hệ số khơng khí thừa chung α tính theo khĩi vào buồng sấy cĩ thể xác định theo nhiệt độ khĩi làm mơi chất sấy. + Đối với nhiên liệu khí 0 0 0 0 , 0 9Q 1 . 1 2 1 0 0 lv v h d n l n l m n k h k h h k h k h nC t C H C t m n i dL C t I η α ⎛ ⎞ + − −⎜ ⎟+⎝ ⎠ = −⎛ ⎞ + −⎜ ⎟⎝ ⎠ ∑ ' 0 0 0 0 , 0 9 . ( ) 1 2 (1 .1 1) 1 0 0 m n h n l h h h k h k h n C H i W i i m n i dL C t I ⎛ ⎞ + −⎜ ⎟+⎝ ⎠ − ⎛ ⎞ + −⎜ ⎟⎝ ⎠ ∑ Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 9 Trong đĩ: Q lvc : nhiệt trị cao của nhiên liệu hdη : hiệu suất buồng đốt Cnl : nhiệt dung riêng của nhiên liệu tnl : nhiệt độ nhiên liệu vào buồng đốt hi : entanpy của hơi nước trong khĩi ' hi : entanpy của hơi ẩm trong nhiên liệu Wnl : độ ẩm của nhiên liệu khí I0 :entapy của khơng khí vào buồng đốt d0 : độ chứa hơi của khơng khí vào buồng đốt Ckh : nhiệt dung riêng của khĩi Tkh : nhiệt độ của khĩi CmHn : thành phần cacbua hydro tính theo thành phần khối lượng Sau khi xác định hệ số thừa chung α ta chọn hệ số khí thừa của buồng đốt theo nhiên liệu và kiểu buồng đốt αhd, từ đĩ ta cĩ: Δα = α – αhd (1.12) Vậy lượng khơng khí cần hịa trộn thêm là: ΔL = Δα.L0 (1.13), (kg/kgnl) 1.1.4. Chế độ sấy 1.1.4.1. Khái niệm và định nghĩa - Chế độ sấy là một tập hợp các tác động nhiệt của mơi chất sấy đến vật liệu sấy nhằm đảm bảo chất lượng và thời gian sấy nhất định theo yêu cầu. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 10 - Chế độ sấy thể hiện dưới dạng các thơng số sau: nhiệt độ tác nhân sấy, hiệu nhiệt độ khơ ướt Δt (hay độ ẩm tương đối φ), tốc độ mơi chất sấy. 1.1.4.2. Các thơng số xác định chế độ sấy - Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị ảnh hưởng quyết định đến tốc độ sấy cĩ nghĩa là ảnh hưởng quyết định đến thời gian sấy. Nhiệt độ t1 cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy. Một số sản phẩm sấy khơng cho phép sấy ở nhiệt độ cao vì vậy nĩ khơng cho phép nhiệt tác nhân sấy vượt quá giá trị nhất định. Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị càng cao, tốc độ sấy càng lớn dẫm đến thời gian sấy giảm và giảm tiêu hao năng lượng. Tuy vậy nhiệt độ tác nhân sấy càng cao thì tổn thất nhiệt vào mơi trường càng lớn dẫn đến tăng tiêu hao năng lượng. Vì vậy cần xác định giá trị t1 tối ưu theo hàm mục tiêu là tiêu hao năng lượng. Trị số t1 tối ưu theo tiêu chí này thường khá lớn vì vậy khi sấy các vật liệu nhạy cảm nhiệt (chất lượng sản phẩm giảm khi nhiệt độ tăng) thì nhiệt độ tác nhân sấy t1 xác định theo điều kiện chất lượng sản phẩm. Ví dụ khi sấy các vật liệu dạng tinh bột nhiệt độ tác nhân sấy t1 thường nhỏ hơn nhiệt độ hồ hĩa (khoảng 600C). + Độ ẩm tương đối của khơng khí vào thiết bị φ1 (hay Δt1) Độ chênh lệch nhiệt độ khơ ướt của mơi chất vào thiết bị Δt1 tạo nên thế sấy, nĩ là động lực cho ẩm thốt ra từ vật ẩm vào mơi trường. Thế sấy càng lớn thì tốc độ thốt ẩm càng lớn. Tuy nhiên khi tốc độ thốt ẩm lớn sẽ dẫn đến vật sấy biến dạng (vênh, nứt) vì vậy ta chọn Δt1 thích hợp với từng loại sản phẩm và từng giai đoạn của quá trình sấy. + Nhiệt độ mơi chất sấy ra khỏi thiết bị t2 Nhiệt độ này càng lớn thì tổn thất do khí thốt càng cao. Vì vậy, theo mục tiêu tiết kiệm năng lượng thì nhiệt độ t2 càng nhỏ càng tốt. Tuy nhiên, khi chọn t2 phải Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 11 bảo đảm Δt2 = t2 – t1 để duy trì quá trình truyền nhiệt giữa mơi chất sấy và vật liệu sấy. t2 càng lớn thì truyền từ mơi chất sấy đến vật liệu sấy càng lớn dẫn tới tốc độ bay hơi ẩm lớn, thời gian sấy giảm, tiêu hao nhiệt cho quá trình sấy giảm. Đồng thời t2 lớn sẽ dẫn tới tổn thất nhiệt do khí thốt và tăng tổn thất nhiệt vào mơi trường do truyền nhiệt qua thiết bị. Vì vậy cần chọn Δt2 tối ưu. Trị số này thường chọn theo kinh nghiệm từ 10 – 150C. + Độ ẩm mơi chất sấy ra khỏi thùng sấy φ2 Thơng số này cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Chọn φ2 càng lớn thì tiêu hao riêng khơng khí càng nhỏ. Tuy vậy, việc tăng φ2 bị hạn chế bởi độ ẩm cân bằng vật liệu tương ứng với trạng thái khơng khí ẩm ra khỏi buồng sấy (t2, φ2). Khi φ2 tăng đến giá trị nhất định φ2k thì độ ẩm của vật liệu sấy ω = ωcb lúc này giữa vật liệu và mơi chất sấy đạt đến cân bằng, ẩm trong vật liệu khơng thốt ra được thẩm chí nếu tăng φ2 quá trị số φ2k sẽ xảy ra hiện tượng vật liệu hút ẩm từ mơi chất sấy. Trường hợp này cĩ thể xảy ra khi sấy hầm cùng chiều. Trị số φ2 thường chọn nhỏ hơn trị số giới hạn φ2k từ 5 – 10%. Trị số φ2 tối ưu thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ t2. Với nhiệt độ t2 = 40 600C, trị số φ2 hợp lý là 80%. Trong thiết bị sấy buồng, chế độ sấy thay đổi theo thời gian sấy. Mỗi giai đoạn sấy thường chọn chế độ sấy khác nhau. + Tốc độ tác nhân sấy Tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng đáng kể đến sự thốt ẩm của vật liệu sấy. Tốc độ tác nhân sấy càng lớn sự thốt ẩm càng tốt. Tuy nhiên, tốc độ tác nhân sấy càng lớn dẫn đến tăng tổn thất áp suất trong quá trình lưu động của mơi chất sấy trong hệ thống làm tăng năng lượng của quạt giĩ. Vì vậy cần chọn tốc độ thích hợp. 1.1.4.3. Chọn chế độ sấy Việc chọn chế độ sấy thường căn cứ vào hai tiêu chí: một là sự làm việc của thiết bị và hai là căn cứ vào vật liệu sấy. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 12 - Căn cứ vào sự làm việc của thiết bị: + Các thiết bị sấy liên tục như: sấy hầm, sấy khí động, sấy tầng sơi, sấy phun…các giai đoạn của quá trình sấy phân bố ổn định trên thiết bị theo chiều chuyển động của vật liệu ( ví dụ: thiết bị sấy hầm, các giai đoạn sấy phân bố theo chiều dài hầm). Ở các thiết bị sấy này, chế độ sấy được chọn cho cả hai thiết bị khơng phụ thuộc vào thời gian, cụ thể là chọn trạng thái mơi chất vào t1, φ1. Ngồi ra, việc chọn chế độ sấy cịn căn cứ vào thiết bị làm việc cùng chiều hay ngược chiều. + Thiết bị làm việc theo chu kỳ: Ở các thiết bị sấy làm việc chu kỳ, các giai đoạn của quá trình sấy phân bố theo thời gian sấy, vì vậy ở mỗi giai đoạn sấy cần chọn chế độ sấy thích hợp. Ví dụ: trong thiết bị sấy thùng quay dùng sấy cà phê theo chu kỳ thời gian sấy 24 giờ với cà phê hạt độ ẩm đầu 52%, cuối 12%. Chế độ sấy cũng được chọn khác nhau cĩ 3 giai đoạn: ƒ Giai đoạn đầu 8 giờ, nhiệt độ mơi chất vào 680C. ƒ Giai đoạn hai thời gian 8 giờ, nhiệt độ mơi chất vào 640C. ƒ Giai đoạn ba thời gian 8 giờ, nhiệt độ mơi chất vào 590C. - Căn cứ vào vật liệu sấy + Các vật liệu sấy khơng cho phép cong, vênh, dễ nứt như gỗ, đồ gốm, men sứ…khi chọn chế độ sấy cần cả hai thơng số nhiệt độ và độ ẩm tương đối (hay Δt). + Các vật liệu sấy khơng sợ nứt, cong vênh như rau quả, thực phẩm, thức ăn gia súc, khoai sắn thái lát…khi chọn chế độ sấy chỉ cần chọn nhiệt độ vào thiết bị t1 cịn nhiệt độ ra khỏi thiết bị t2 và độ ẩm tương đối φ2 chọn theo các tiêu chí riêng. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 13 1.1.4.4. Các biện pháp để duy trì chế độ sấy Để đảm bảo duy trì chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm và từng giai đoạn của quá trình sấy cĩ thể tiến hành các biện pháp sau: - Phun ẩm Khi chế độ sấy cần độ ẩm tương đối cao mà sau khi gia nhiệt độ ẩm tương đối của mơi chất khá nhỏ, trường hợp này cần tăng độ ẩm tương đối của khơng khí. Một biện pháp cĩ hiệu quả là phun ẩm, tức là phun nước vào khơng khí, nước sẽ bay hơi làm cho độ ẩm tương đối của khơng khí tăng lên. Trong hệ thống điều hịa khơng khí người ta sử dụng rộng rãi phương pháp này. - Hồi lưu một phần khí thải Khí thải của hệ thống sấy cĩ độ ẩm tương đối φ cao. Sử dụng hồi lưu là lấy một phần khí thải hịa trộn với khơng khí mới đưa vào hệ thống. Điểm hịa trộn cĩ thể đặt trước hoặc sau calorife và thường đặt ở đầu hút của quạt giĩ. Làm như vậy cĩ thể tăng độ ẩm tương đối của mơi chất sấy vào hệ thống, đồng thời cĩ thể tiết kiệm nhiệt. Sử dụng hồi lưu cĩ thể điều chỉnh được độ ẩm tương đối vào thiết bị sấy theo yêu cầu của chế độ sấy bằng cách điều chỉnh tỷ lệ khí hịa trộn (hệ số hồi lưu). - Sử dụng nhiệt trung gian Gia nhiệt trung gian là gia nhiệt thêm cho mơi chất trong buồng sấy. Nhược điểm lớn nhất của thiết bị sấy buồng là nhiệt độ mơi chất giảm dần theo chiều chuyển động của mơi chất trong khi đĩ vật liệu đứng yên nên sản phẩm khơ khơng đều. Để khắc phục nhược điểm này cĩ thể sử d2 d2’d00 x I Hình1.2. quá trình sấy cĩ gia nhiệt trung i Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 14 dụng gia nhiệt trung gian. Muốn vậy buồng sấy cần chia ra nhiều phần, mơi chất sấy ra mỗi phần được gia nhiệt bổ sung làm cho nhiệt độ tăng lên, nhiệt độ mơi chất trong buồng sấy sẽ đều hơn. Ở hình sấy cĩ gia nhiệt trung gian quá trình 0-1 là quá trính gia nhiệt trong calorife chính, quá trình 1-2’ là quá trình sấy trong phần 1, quá trình 2’-1’ là quá trình gia nhiệt trong calorife phụ và quá trình 1’-2 là quá trình sấy trong phần 2 của buồng sấy. 1.1.5. Các phương pháp xác định thời gian sấy 1.1.5.1. Phương pháp A. V. Lư – cốp Đây là phương pháp dùng để xác định thời gian sấy đối với vật liệu dạng tấm phẳng sấy trong thiết bị sấy đối lưu. Để mơ hình tốn học cĩ thể giải được một cách đơn giản, A. V. Lư – cốp đã bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ẩm. Do đĩ phương trình dẫn chất cĩ dạng: 2 2 (1.14)m u ua xτ ∂ ∂ = ∂ ∂ Trong giai đoạn sấy tốc độ khơng đổi ta coi dịng ẩm trên bề mặt qm = const. Thời gian trong giai đoạn này được tính như sau: 1 1 (1 .1 5)kN ω ω τ − = Trong giai đoạn sấy tốc độ giảm A. V. lư-cốp đã giải phương trình vi phân với các điều kiện đơn trị và khi biến đổi chuyển từ độ chứa ẩm u sang độ ẩm ω thu được kết quả thời gian sấy trong giai đoạn tốc độ giảm như sau: 2 2 1 .ln (1.16)k cb cbk ω ω τ ω ω − = − Ở đây k gọi là hệ số sấy, k = X.N, với 1 k c b x ω ω = − gọi là hệ số sấy tương đối. Thời gian sấy tổng cộng là: Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 15 [ ]1 21 1 ln( ). cb cb XN X N ω ω τ ω ω − = − + − (1.17),( h) Từ cơng thức trên ta thấy, muốn xác định thời gia sấy theo phương pháp A. V. lư-cốp cần biết độ ẩm ban đầu ω1, độ ẩm cân bằng ωcb và tốc độ sấy trong giai đoạn sấy tốc độ khơng đổi N. Ở đây N cần được xác định bằng thực nghệm phụ thuộc vào chế độ sấy. 1.1.5.2. Phương pháp G. K. Philơnhencơ Philơnhencơ đã nghiện cứu nhiều đường cong sấy khác nhau, ơng đã phát hiện ra rằng các đừng cong sấy cĩ thể biểu điển bằng một đường cong duy nhất nếu lấy một trục là tốc độ sấy /d dω τ và trục kia là tốc độ dẫn suất: 1 . (1.18)d N d ωϕ τ = Tốc độ sấy dẫn suất φ được xác định bằng thực nghiệm cĩ dạng: ( ) (1.19) ( ) m cb m cbA B ω ωϕ ω ω − = − − Các hệ số A, B, m phụ thuộc vào vật liệu và chế độ sấy. Khi m = 1 thì thời gian sấy cĩ thể xác định bằng cơng thức: .1 . ( ) cb cb d N d A B ω ωω τ ω ω = + − 1 cb Ad B d N τ ω ω ω ⎛ ⎞ = +⎜ ⎟ −⎝ ⎠ 1 1 2 1 . ln ( ) (1.20) ( )cb cb cb A B h N ω ω τ ω ω ω ω ⎡ ⎤ − = + −⎢ ⎥ −⎣ ⎦ Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 16 Đối với tấm phẳng nĩi chung : 0 0 (1 .21) 28, 5 0, 73( ) cb cb ω ωϕ ω ω − = + − Ở đây ω0 là độ ẩm tuyệt đối. Vậy ta cĩ: 01 01 02 1 28, 5. ln 0, 73( ) (1.22)cb cb cbN ω ω τ ω ω ω ω ⎡ ⎤ − = + −⎢ ⎥ −⎣ ⎦ Ta thấy rằng muốn sử dụng được phương pháp này cần phải xác định bằng thực nghiệm tốc độ sấy dẫn xuất. 1.1.5.3. Phương pháp N. F. Đơcuchaef Phương pháp này đã coi phương trình dẫn ẩm như phương trình thấm. Từ đĩ ta cĩ mối quan hệ giữa độ ẩm và thời gian sấy: 1 (1 .23)A B τ ω ω τ = − + Trong đĩ: A, B phụ thuộc vào vật liệu sấy và chế độ sấy. Từ đĩ cĩ thể xác định thời gian sấy theo cơng thức: 1 1 ( ) (1.24) 1 ( ) A B ω ω τ ω ω − = − − , (h) 1.1.6. Cấu trúc hệ thống sấy 1.1.6.1. Các bộ phận cơ bản của hệ thống sấy Hệ thống sấy bao gồm các bộ phận sau: - Buồng sấy Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 17 Buồng sấy là khơng gian thực hiện quá trình sấy khơ vật liệu. Đây là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống sấy. Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị sấy mà buồng sấy cĩ dạng khác nhau. Ví dụ thiết bị sấy nguồn, bộ phận buồng sấy cĩ thể nhỏ như một cái tủ, cĩ thể lớn như một căn phịng. Trong thiết bị sấy hầm, buồng sấy là một buồng cĩ chiều dài lớn như một đường hầm (tuynen). Trong thiết bị sấy phun, buồng sấy là một buồng hình trụ đứng hay nằm ngang. Trong thiết bị sấy khí động, buồng sấy là một ống hình trụ để đứng, cĩ chiều cao lớn. - Bộ phận cung cấp nhiệt Tùy theo hệ thống sấy khác nhau, bộ phận cung cấp nhiệt cũng khác nhau. Ví dụ, trong thiết bị sấy bức xạ, bộ phận cung cấp nhiệt khá đơn giản, cĩ thể là các đèn hồng ngoại, các ống dây điện trở, hay các tấm bức xạ gia nhiệt bằng chất lỏng hay khí đốt. Thiết bị sấy đối lưu dùng mỗi chất sấy là khơng khí, chất tải nhiệt là hơi nước thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – khĩi. - Bộ phận thơng giĩ và tải ẩm Bộ phận này cĩ nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào mơi trường. Khi sấy bức xạ việc thơng giĩ cịn cĩ nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt. Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng mơi chất đối lưu ( tự nhiên hay cưỡng bức) để tải ẩm. Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thơng giĩ tốt hơn trên bề mặt vật liệu để ẩm thốt ra từ vật được mơi chất mang đi dễ dàng. Khi thơng giĩ cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt giĩ, các đường ống dẫn cấp giĩ vào buồng sấy, đường hồi (nếu cĩ), ống thốt khí…. Các thiết bị sấy chân khơng, việc thải ẩm dùng bơm chân khơng hoặc kết hợp với các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa). - Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 18 Bộ phận này cũng khác tùy thuộc vào loại thiết bị sấy. Trong thiết bị sấy buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe goịng. Việc đẩy xe vào và lấy ra cĩ thể bằng thủ cơng hay cơ khí. Trong thiết bị sấy hầm dùng băng tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải. Trong thiết bị sấy phun, vật liệu đưa vào bằng bơm qua vịi phun. Sản phẩm được lấy ra dưới dạng bột bằng các tay gạt và vít tải. - Hệ thống đo lường, điều khiển Hệ thống này cĩ nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của mơi chất sấy tại các vị trí cần thiết t1, φ1, t2, φ2 … đo nhiệt độ khĩi lị. Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm mơi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu cầu. 1.1.6.2. Các dạng cấu trúc hệ thống sấy - Hệ thống sấy cơng suất nhỏ Hệ thống này thường cĩ cấu trúc dạng tủ, đa số là các kiểu sấy đối lưu cưỡng bức, một số kiểu sấy bức xạ, sấy bằng điện trường tần cao. Các thiết bị sấy loại này thường được chế tạo hàng loạt cĩ điều kiển tự động nhiệt độ mơi chất sấy. Vật liệu sấy thường đặt trên các khay đưa vào buồng sấy bằng thủ cơng và đặt trên các giá đỡ trong buồng. Loại thiết bị này cĩ thể sấy nhiều loại sản phẩm khác nhau. - Hệ thống sấy cơng suất lớn Hệ thống này cĩ cấu trúc rất đa dạng tùy thuộc vào phương pháp sấy, kiểu thiết bị sấy. Trong hệ thống này cần bố trí hợp lý giữa buồng sấy với các bộ phận khác như: bộ phận cấp nhiệt, cấp hơi nước, cấp khĩi, bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm… Trong dây chuyền cơng nghệ sản xuất sản phẩm, hệ thống sấy được bố trí trong một phân xưởng sơ chế nguyên liệu hay thành phẩm. Cĩ một số xí nghiệp, hệ thống sấy là hệ thống chính, ví dụ xí nghiệp sản xuất cà phê hạt bao gồm các cơng đoạn như sau: sát ướt ( quả cà phê đem chà sát, rửa sạch lấy hạt), Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 19 hong và sấy. Ở đây hệ thống sấy là chính. Sản phẩm là cà phê hạt đĩng bao. Trong các xí nghiệp sản xuất rau quả khơ, hệ thống sấy cũng là hệ thống chính. 1.2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SẤY THÙNG QUAY 1.2.1. Cấu tạo hệ thống thùng quay Hình 1.3. Cấu tạo bên trong thùng quay Cấu tạo chính của hệ thống sấy thùng quay là một thùng sấy hình trụ trịn. Trong đĩ cĩ các cánh trộn được bố trí để đảo trộn nguyên liệu cần sấy một cách đồng đều. Thùng được đặt nghiên với mặt phẳng nằm ngang theo tỉ lệ 1/15 – 1/50. Thùng sấy quay với tốc độ 1,5 – 8 vịng/phút. Nhờ một động cơ điện thong qua hộp giảm tốc. Vật liệu sấy từ thùng chứa được đưa vào thùng sấy cùng với tác nhân sấy. Khi đĩ thùng sấy quay trịn , đồng thời vật liệu sấy vừa được đảo đều vừa di chuyển từ đầu cao của thùng sấy đến đầu thấp. Trong quá trình sấy tác nhân sấy và vật liệu sấy trao đổi nhiệt cho nhau. Vật liệu sấy đi hết chiều dài thùng sấy được lấy ra và vận chuyển vào kho nhờ một băng tải cịn tác nhân sấy đi qua xyclon để thu hồi vật liệu cuốn theo cịn khí thải được thải ra mơi trường. Để gĩp phần tăng cường đão trộn và trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy người ta bố trí trong thùng sấy hệ thống các cánh đảo. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 20 1.2.2. Nguyên lý làm việc Thùng được thiết kế nằm nghiêng một gĩc α, vật liệu sấy được đưa vào đầu cao của thùng sấy với sự hoạt động của thùng vật liệu sấy di chyển xuống thấp và đi ra ngồi. Tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy và đi ra khỏi thùng vào hệ thống dẫn khí qua xyclon để sử lý. Tác nhân sấy cùng vật liệu sấy được đảo đểu và xảy ra quá trình trao đổi nhiệt ẩm làm khơ vật liệu sấy. Thời gian sấy là thời gian mà vật liệu sấy đi từ đầu vào đến hết thùng sấy. Hệ số điền đầy cĩ thể lên đến 27,5% tùy vào hệ thống cánh đảo được lắp đặt bên trong thùng. Để vật liệu sấy tiếp xúc tốt với tác nhân sấy người ta co thể đặt nhiều cánh hứng hay cũng cĩ thể chia thành nhiều khoang. Thiết bị sấy dung để sấy các vật liệu sấy dạng hạt. Khi sấy các vật liệu dạng hạt cở nhỏ cần chọn tốc độ quạt thổi sao cho vật liệu sây khơng bai theo khí thốt quá nhiều. Trong hệ thống sấy thùng quay thường khơng sử dụng tái tuần hồng khí thai vì trong khí thải cĩ bụi. Nếu tần hồng thí thải thì sẽ phải bố trí hệ thống lọc bụi tốn chi phí và năng lương. Thiết bị sấy thùng quay là thiết bị sấy đối lưu vì thế khi thiết kế ta cần chọn một số thơng số sau: - Chọn tác nhân sấy là khơng khí. - Chọn calorife khí – hơi. - Chọn vật liệu sấy là muối. - Chọn thiết bị làm việc. - Chọn hệ thống cánh đảo. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 21 1.3. CHỌN VẬT LIỆU SẤY, NHÂN SẤY VÀ CHẤT TẢI NHIỆT 1.3.1. Nguyên liệu sấy Hình 1.4. Muối ăn Muối ăn hay trong dân gian cịn gọi đơn giản là muối (tuy rằng theo đúng thuật ngữ khoa học thì khơng phải muối nào cũng là muối ăn) là một khống chất, được con người sử dụng như một thứ gia vị cho vào thức ăn. Cĩ rất nhiều dạng muối ăn: muối thơ, muối tinh, muối iốt. Đĩ là một chất rắn cĩ dạng tinh thể, cĩ màu từ trắng tới cĩ vết của màu hồng hay xám rất nhạt, thu được từ nước biển hay các mỏ muối. Muối thu được từ nước biển cĩ các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ. Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là clorua natri (NaCl), nhưng cũng cĩ một ít các khống chất khác (khống chất vi lượng). Muối ăn thu từ muối mỏ cĩ thể cĩ màu xám hơn vì dấu vết của các khống chất vi lượng. Muối ăn là cần thiết cho sự sống của mọi cơ thể sống, bao gồm cả con người. Để bảo quản tốt người ta làm giảm hàm lượng nước cĩ trong tinh thể muối bằng cách là sấy muối đến độ ẩm thích hợp cĩ nhiều phương pháp sấy ở đây ta chọn phương pháp sấy thùng quay để sấy muối. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 22 1.3.2. Quy trình sản xuất muối ăn Hình 1.5. quy trình sản xuất muối ăn cơ bản 1.3.3. Chọn tác nhân sấy và chất tải nhiệt Tác nhân sấy là khĩi lị - Khĩi lị: dùng làm tác nhân sấy cĩ ưu điểm là phạm vi hoạt động rộng từ hàng chục độ đến trên 10000C, khơng cần calorife. Tuy vậy khĩi chỉ dùng cho các vật liệu khơng sợ ơ nhiễm như: gỗ, đồ gốm, một số loại hạt cĩ vỏ. Đây là tác nhân chính của đồ án sấy muối thùng quay bằng khĩi lị. Đồng thời khĩi lị cũng mang tính chất là chất tải nhiệ cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy giúp cho vật liệu liệu sấy thốt ẩm ra khỏi vật liệu ẩm. Cơ đặc Xử lý Nước biển Sấy khơ Bao gĩi Muối thành phẩm Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 23 PHẤN 2. TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY 2.1. YÊU CẦU CÙA QUÁ TRÌNH TÍNH TỐN 2.1.1. Đầu đề ( nhiệm vụ thiết kế ) Tính tốn máy sấy thùng quay để sấy muối ăn năng suất 6 kg/s 2.1.2. Dữ kiện ban đầu tính tốn - Độ ẩm ban đầu của muối ωđ = 5% =0,05 - Độ ẩm cuối của muối ωc = 0,2% = 0,002 - Độ ẩm trung bình ωtb = 0,5(0,002 + 0,05) = 0,026 = 2,6% - Nhiệt độ của vật liệu ẩm θ1 = 200C - Chất đốt cung nhiệt cho thùng sấy khĩi lị đốt khí thiên nhiên - Nhiệt độ khĩi lị: + vào máy sấy t1 = 2000C + ra khỏi máy sấy t2 = 700C - Mất mát nhiệt ra mơi trường xung quanh tính theo 1kg ẩm bay hơi qm = 22,6 kJ/kg - Thơng số khơng khí ban đầu: + Nhiệt độ t = 250C + Độ ẩm tương đối: φ0 = 85% + Áp suất trong máy sấy: B = 745mmHg 2.1.3. Nội dung tính tốn - Xác định các thơng số của khĩi lị đưa vào máy sấy - Xác định các thơng số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy - Xác định kích thước cơ bản của thùng sấy - Tính tốn khí 2.1.4. Mục đích tính tốn nhiệt Xác định tiêu hao khơng khí dùng cho quá trình sấy L, (kg/h) và tiêu hao nhiệt Q, (kJ/h). Trên cơ sở tính tốn nhiệt xác định các kích thước cơ bản của Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 24 thiết bị. Đồng thời qua việc thiết lập cân bằng nhiệt và cân bằng năng lượng của hệ thống sẽ xác định được hiệu suất sử dụng nhiệt và hiệu suất sử dụng năng lượng của hệ thống cũng như tiêu hao nhiệt riêng phần của buồng sấy và hệ thống. 2.2. TÍNH TỐN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy thùng quay Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý sấy thùng quay 1: thùng chứa nguyên liệu, 2: máy cấp nguyên liệu, 3: thùng quay, 4: lị đốt nhiên liệu, 5: buồng trộn, 6,7: bơm khơng khí, 8: thùng chứa trung gian, 9: băng tải, 10: xiclo, 11: máy hút hơi, 12: bánh răng. 2 12 Khí thải 11 10 9 8 7 6 3 1 Nhiên liệu Khơng khí Khơng khí 4 5 Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 25 2.2.2. Sơ đồ yêu cầu tính tốn Hình 2.2. Sơ đồ yêu cầu tính tốn Sai Sai Sai Đúng Đúng Đúng Kết thúc Tính hệ số dư khơng khí và entanpy tác nhân sấy Xác định thơng số của khí đã sử dụng và tiêu hao của tác nhân sấy Xác định tốc độ khí Chọn tang quay, kiểm tra tốc độ đã chọn của khí Tính tốn thời gian lưu của vật liệu trong máy sấy thùng quay Kiểm tra khả năng làm việc của tang quay cuốn hạt Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 26 2.2.3. Tiêu hao khơng khí Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy đối lưu Tiêu hao riêng khơng khí lý thuyết tiêu hao cho quá trình sấy tiêu hao cho 1kg nguyên liệu. - Đối với nhiên liệu là khí: 0 2 41,38(0, 0179 0, 248 ) 12 ( .1) 163 [15] m n nm L CO H C H m n X trang + = + + + ∑ Trong đĩ: CO, H2, CmHn… là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng. Dựa vào thành phần khí đốt thiên nhiên Việt Nam ta cĩ thành phần nhiên liệu theo khối lượng như sau: 85% mêtan (CH4), 10% êtan (C2H6), 2,5% H2, 1% CO, 1,5% N2. Khi đĩ: 0 4 61 2 4 4138(0,0179.0,01 0,248.0,025 .0,85 .0,1) 17,15( / ) 12 4 12.2 6 L kg kg + + = + + + = + + θ1, w1, G1 Khí ra L, t2, x2, I2 L, t2, x2, I2 Khí vào L, t0, x0, I0 θ2, w2, G2 qb L, t0, x0, I0 qs q = qs+qb Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 27 Bảng2.1: Trị số hiệu ứng nhiệt đốt cháy của các chất khí: Khí Phản ứng Hiệu ứng nhiệt phản ứng KJ/m3 H2 H2 + 0,5O2 = H2O 10810 CO CO + 0,5O2 = CO2 12680 CH4 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 35741 C2H2 C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O 58052 C2H4 C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O 59108 C2H6 C2H6 + 3,5O2 = 2CO2 + 3H2O 63797 C3H8 C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O 91321 C4H10 C4H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O 118736 H2S H2S + 1,5O2 = SO2 + H2O 23401 - Lượng nhiệt tỏa ra Qv , khi đốt cháy 1m3 khí: Qv = 0,85.35741 + 0,1.63797 + 0,025.10810 + 0,01.12680 = 37156,6 (kJ/m3) - Mật độ của nhiên liệu khí ρT . .m n i oT o o T C H M T v T i ρ = + ∑ (X.2) trang 263 [15] Trong đĩ: iM khối lượng mol của nhiên liệu, kmol/kg 3(0,85.16 0,1.30 0,025.2 0,01.28 0,015.28)273 0,7096( / ) 22,4(273 25)T kg mρ + + + += = + - Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu Q = Qv /ρT (X.3) trang 263[15] Q = 37156,6/0,7096 = 52362,74 ( kJ/kg) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 28 - Phương trình cân bằng vật chất 1 + L0 = Lc.г + 9 . 12 m n n C H m n+∑ (X.4) trang 263 [15] Lc.г : phần khối lượng của cấu tử khí khi đốt cháy 1kg nhiên liệu - Phương trình cân bằng nhiệt: Qη + CTtT + αL0I0 = [ Lc.г + L0(α – 1)] .ci г + [αL0I0 + 9 .12 m n n C H m n+∑ ] pi (X.5) trang 264 [15] Ta chọn: Hiệu suất buồng đốt 95% => η = 0,95 Lấy: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu CT = 1,006 kJ/kg0K Nhiệt dung riêng của của khơng khí khơ Cc.г = 1,004 kJ/kg0K tc.г = 2000C => ic.г = Cc.г. tc.г =1,004.200 = 200,8 kJ/kg Nhiệt dung riêng của hơi nước Cp = 1,842kJ/kg0K Khơng khí cĩ trạng thái xác định bởi (t0, φ0) = (250C, 85%) Dựa vào đồ giản đồ I – x trạng thái của hỗn hợp khí ta tìm được: Lượng chứa ẩm x0 = 0,016 kgẩm/kgkkkhơ Entanpi I0 = 64,79 kJ/kgkk = 15,5 kcal/kgkkkhơ Trong đĩ: ip = r0 + Cp.tp với r0 = 2500 kJ/kg - Giải phương trình (X.4) và (X.5) ta được: . 0 . 0 0 9 9Q (1 . ) . 12 12 (2.6) ( . ) T T c m n p m n c p n nC t i C H i C H m n m n L i i x I η α Γ Γ + − − − + + = + + ∑ ∑ - Tính hàm lượng sau khi cháy tạo ra hơi: 4 0,85.16.273CH 0,77 22, 4.0,722(273 25) = = + 2 6 0,1.30.273C H 0,17 22, 4.0, 722(273 25) = = + Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 29 2 0, 025.2.273H 0, 0028 22, 4.0, 722(273 25) = = + - Lượng ẩm thốt ra khi cháy 1kg nhiên liệu: 9 . 12 m n n C H m n+∑ = 9.4 9.6 9.2.0,77 .0,17 .0,0028 2,06412.1 4 12.2 6 12.0 2+ + =+ + + - Hệ số khơng khí dư sau buồng hịa trộn: [ ] 52362,74 .0,95 1,006.25 200,8(1 2,064) (2500 1,842.200)2,064 17,15 1,004.200 (2500 1,842.200)0,016 64,79 α + + − − + = + + − = 13,99 - Cơng thức tính khối lượng riêng của khĩi lị(khơ) khi cháy 1kg nhiên liệu và khi pha lỗng khĩi lị bằng khơng khí đến nhiệt độ 2000C là: 9 . 0 121 .nc m nm nG L C HαΓ += + −∑ (X.7) trang 264 [15] Gc.г = 1 + 13,99.17,15 – 2,064 = 238,86 (kg/kg) - Cơng thức tính khối lượng riêng của hơi nước trong hỗn hợp khí khi đốt cháy 1kg nhiên liệu: Gp = 9 0 012 .n m nm n C H x Lα+ +∑ (X.8) trang 264 [15] Gp = 2,064 + 13,99.0,016.17,15 = 5,9 ( kg/kg) - Hàm ẩm khí khi vào thùng sấy (x1 = xCM): 1 ./ 5,9 / 238,86 0, 025( / )p cx G G kg kgΓ= = = - Entanpy khí khi vào máy sấy: 0 0 1 . Q T T c c t L II G η α Γ + + = (X.9) trang 264 [15] 1 52362, 74 .0,95 1, 006.25 13,99.17,15.64, 79 273, 44 238,86 I + += = ( kJ/kg) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 30 Vì hệ số α lớn cho nên tính chất vật lý hỗn hợp khí dùng làm tác nhân sấy thực tế khơng khác so với tính chất vật lý của khơng khí cho nên ta cĩ thể sử dụng trạng thái khơng khí ẩm trong tính tốn (tức là đồ thị I – x cĩ thể dùng cho quá trình tính tốn). 2.2.4. Xác định thơng số của khí đã làm việc, tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy - Lượng ẩm bốc hơi từ vật liệu được tính bằng cơng thức: 1 2 1 2 2 1 1 2100 100 W G Gω ω ω ω ω ω − − = = − − (X.10) trang 265 [15] 5 0, 26. 0, 3032 100 5 W −= = − (kg/s) - Lượng ẩm bốc hơi trong một giờ G2 = 21600 – 1091,52 = 20508,48 (kg/h) Trong đĩ G1, G2 tính cho cả mẻ sấy. Trong mẻ sấy cĩ thể chia ra nhiều giai đoạn. Mỗi giai đoạn cĩ chế độ sấy khác nhau, vì vậy cần tính tốn cho từng giai đoạn. Thậm chí trong một giai đoạn lại chia ra làm nhiều giai đoạn nhỏ. Trường hợp này ẩm bốc hơi phải tính theo từng giai đoạn. - Hiệu số giữa tổn hao nhiệt đưa vào và nhiệt tiêu hao trực tiếp trong phịng sấy: Δ = cθ1 + qm – (qT + qM + qp) (X.11) trang 264[15] Trong đĩ: c: ẩm trong vật liệu ẩm kJ/kg.0K, c = 4,17 kJ/kg0K qm : lượng nhiệt đưa thêm vào máy sấy kJ/kg ẩm, qm = 0 qT: tiêu hao nhiệt cho máy sấy cùng với phương tiện vận hành pT = 0 qM: tiêu hao nhiệt cho máy sấy của vật liệu sấy: qm = GKcM(θ2 – θ1)/W cM: vật liệu khối lị kJ/kg.0K, 0,8 kJ/kg.0K θ2: độ ẩm vật liệu khi ra khỏi máy sấy, θ2 = 520C Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 31 I1 x1 x I θ2 Hình 2.4. cách xác định θ2 θ1: độ ẩm vật liệu khi vào máy sấy, θ1 = 200C qp: mất mát nhiệt khi sấy, qp = 22,6 kJ/kg - Hiệu số giữa tổn hao nhiệt đưa vào và nhiệt tiêu hao trực tiếp trong phịng sấy: 6.0,8(52 20)4,17.20 22, 6 445, 796 0,3032 −Δ = − − = − - Phương trình cân bằng nhiệt Δ = ( I – I1)/(x – x1), hay I = I1 +Δ(x – x1) (X.12) trang 264 [15] Sử dụng giản đồ I – x để tìm θ2 = 520C Từ giá trị I1 ta xác định được 1 điểm trên I và kéo dài I1 theo đường I, tiếp theo từ giá trị x2 ta xác định được 1 điểm trên x khi đĩ ta kéo dài x1 sẽ cắt I1 tại M từ điểm M ta kẽ đường thẳng song song với θ thì được giá trị θ2 như hình 2.4 bên. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 32 Hình 2.5. đồ thị I – x của khơng khí ẩm ở B = 760 mmHg Giả sử x = 0,1 kgẩm/kgkkkhơ, khi đĩ: I = 273,44 – 445,796(0,1 – 0,025) = 240,005 (kJ/kgkkkhơ) Dựa vào đồ thị I – x cùng với các trị số x1, I1 hay x, I cùng với nhiệt độ ra khỏi máy sấy t2 = 700C khi đĩ từ đồ thị I – x ta cĩ x2 = 0,085, I2 = 236 kJ/kgkkkhơ. - Tiêu hao của khí khơ Lc.г: Lc.г = W/(x2 – x1) (X.13) trang 165 [15] = 0,3032/(0,085 – 0,025) = 5,053 (kg/s) - Tiêu hao của khơng khí khơ L: L = W/(x2 – x0) (X.14) trang 165 [15] = 0,3032/(0,085 – 0,016) = 4,39 (kg/s) - Tiêu hao nhiệt cho quá trình sấy Qc: Qc = Lc.г(I1 – I0) (X.15) trang 165 [15] = 5,053(273,44 – 64,79) = 1054,31(kJ/s) Đồ thị I – x của khơng khí ẩm Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 33 - Tỉ số lượng nhiệt tiêu hao cho quá trình sấy và lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu: GT = Qc / Q = 1054,31/52362,74 = 0,02(kg/s) 2.2.5. Xác định các thơng số cơ bản của phương pháp sấy thùng quay - Thể tích khơng gian sấy V: V = Vc + Vp Vp : thể tích khơng gian cần thiết để đun nĩng vật liệu ẩm đến nhiệt độ bốc hơi ẩm mạnh (nhiệt độ đĩ là kế ẩm của tác nhân sấy). Vc : thể tích cần thiết cho quá trình bốc hơi ẩm. - Thể tích khơng gian sấy của thùng sấy được tính theo cơng thức sau: Vc = W/(Kv.Δx’cp) (X.16) trang 165 [15] Δx’cp: động lực chuyển khối trung bình (kg ẩm/m3). Kv = hệ số chuyển khối thể tích 1/c. Tính tốn trong trường hợp hệ số truyền khối bằng hệ số cấp khối (Kv = βv). - Đối với sấy thùng quay hệ số cấp khối βv tính theo cơng thức: βv = 1,62.10-2 0,9 0,7 0,54 0 0 ( ) ( ) cp cp n c P p ωρ β ρ Ρ − (X.17) trang 165 [15] c: tỉ nhiệt tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình trong tang quay, (kJ/kg0K ) ρcp: mật độ trung bình của tác nhân sấy, (kg/m3) β : mức độ chất đầy vật liệu sấy trong thùng quay, (% ) P0 : áp suất tiến hành quá trình sấy, (Pa) p: áp suất riêng phần trung bình của hơi nước trong thùng sấy, (Pa) Từ cơng thức trên ta cĩ thể chọn: ωρcp = 0,6 – 1,8 kg/m2.s, n = 1,5 – 5,0 vịng/phút, β = 10 – 15%. Tốc độ làm việc của tác nhân sấy trong thùng sấy được tính dựa vào : Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 34 Bảng 2.2 chọn tốc độ làm việc khí trong tang sấy ω (m/s) Kích thước hạt (mm) Giá trị ω, m/s khi ρM, kg/m3 350 1000 1400 1800 2200 0,3 – 2 0,5 – 1 2 – 5 3 – 3,7 4 – 8 4 – 10 >2 1 – 3 3 – 5 4 – 8 6 – 10 7 – 12 Đối với vật liệu hạt cĩ kích thước thường từ 0,2 đến 5mm, và khối lượng rĩt ρM = 800 – 1200 kg/m3 thì tốc độ làm việc từ 2 - 5 m/s. Trong trường hợp này kích thước 1 - 2 mm thì mật độ rĩt là 1200 kg/m3. Ta thừa nhận tốc độ khí trong tang quay ω = 2,1 m/s. Nhiệt độ trung bình tác nhân sấy tcp = (200 + 70)/2 = 1350C. Mật độ khơng khí ở nhiệt độ đĩ là: 30 0 0 29 273. . 0,866( / ) 22,4 273 135cp TM kg m v T t ρ = = = + + Khi đĩ ωρcp = 2,1.0,866 = 1,82 (kg/m2.s) Tần suất quay của thùng quay khơng vượt quá 5÷ 8 vịng/phút, ta thừa nhận n = 5 vịng/phút. Hình 2.5. Cấu tạo bên trong của thùng sấy dựa vào hệ số điền đầy β (%) 1 2 3 4 Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 35 1 -hệ số điều đầy β = 12%, 2-hệ số điền đầy β = 14%, 3 -hệ số điều đầy β = 20,6%, 4 -hệ số điền đầy β = 27,5%. Ở đây ta chọn hệ số điền đầy β = 12% và áp suất quá trình sấy thực hiện ở áp suất khí quyển P0 =105 (Pa). - Áp suất riêng phần của hơi nước vào hay ra máy sấy được tính từ cơng thức: 0 . ( / ) ( .18) 166 [15] 1/ / B C B B x M Pp X trang M x M = + - Áp suất riêng phần của hơi nước khi vào máy sấy: 5 1 (0,025 /18)10 3872( ) 1/ 29 0,025 /18 p Pa= = + - Áp suất riêng phần của hơi khi ra máy sấy: 5 2 (0, 085 / 18)10 12045( ) 1 / 29 0, 085 / 18 p Pa= = + - Áp suất trung bình: p = (p1 + p2)/2 = (3872 + 12045)/2 =7958,5(Pa) - Hệ số thể tích cấp khối tính bằng: 0,9 0,7 0,54 5 2 1 5 1,8 .5 12 10 1,62.10 0,41( ) 1.0,866(10 7958,5)v sβ − −= = − - Động lực truyền khối trung bình: ' ' ' ' 0 0' 0 ( .19) 166 [15] ln cp BM cp cp o M P Mx xx X trangT tx P v Tx σ σ ΔΔ − ΔΔ = = +Δ Δ Δx’σ = x*l + x’l động lực truyền khối ở đầu quá trình sấy (kg/m3) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 36 Δx’M = x*2 + x’2 động lực truyền khối ở cuối quá trình sấy (kg/m3) x*l , x*2: hàm ẩm cân bằng đầu vào và đầu ra - Động lực trung bình ΔPcp (Pa): ( .20) 166 [15] ln( / ) M cp M P PP X trang P P σ σ Δ − ΔΔ = Δ Δ ΔPσ = p*1 – p1 : động lực đầu quá trình sấy, Pa ΔPM = p*2 – p2 : động lực cuối quá trình sấy, Pa * 1p , * 2p : áp suất hơi bão hịa trên vật liệu ẩm ở đầu và cuối quá trình sấy (Pa) Xác định nhiệt độ của nhiệt kế ướt ở đầu vá cuối thùng sấy ở nhiệt độ 1M t và nhiệt độ 2M t . Dựa vào độ thị I – x ta xác định được 1 052Mt C= , 2 051Mt C= dựa vào bảng áp suất hơi nước bão ở nhiệt độ từ 20 – 1000C ta được * * 1 213610( ), 12957( )p Pa p Pa= = (13610 4006) (12957 12045) 3692( )13610 4006ln 12957 12045 cpP Pa − − −Δ = = − − - Động lực truyền khối: ' 3 5 3692.18 0, 01985( / )273 13510 .22, 4 273 cpx kg mΔ = =+ - Thể tích cần thiết cho quá trình bốc hơi ẩm: 30,3032 / 0, 41.0, 01985 37, 26( )cV m= = - Thể tích của khơng gian sấy gia nhiệt cho vật liệu ẩm: Vp = Qp/KvΔtcp (X.21) trang 166 [15] Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 37 Trong đĩ: Qp : tiêu hao nhiệt trong quá trình sấy đến nhiệt độ 1Mt (kW) Kv : hệ số truyền nhiệt theo thể tích (kW/m3.0K) Δtcp : hiệu số nhiệt độ trung bình tác nhân sấy (0C) - Tiêu hao nhiệt cho qua trình sấy vật liệu (kW): 1 1p 1 1 Q ( ) ( ) ( .22) t 166 [15]k M M B B MG c t W c t X rangθ θ= − + − pQ 6.0, 8(52 20) 0, 3032.4,17(52 20) 194, 06( )kW= − + − = - Hệ số truyền nhiệt tính theo thể tích (kW/m3.K ): 0,9 0,7 0,5416.( ) . . ( .23) 166 [15]v cpK w n X trangρ β= 0,9 0 ,7 0 ,54 3 0 316.1,8 .5 .12 321( / . ) 0, 321( / . )vK W m K kW m K= = = Trong đĩ: Δtcp: hiệu số nhiệt trung bình. tx: nhiệt độ tác nhân sấy phải gia nhiệt để vật liệu đạt nhiệt độ 1Mt . Qp = Lc.г(1 + x1).cг.(t1 – tx) (X.24) trang 166 [15] Nhiệt độ tác nhân sấy: tx = 1630C - Hiệu số nhiệt độ tác nhân sấy: 11 1 cp ( ) ( ) t ( .25) 166 [15] 2 x Mt t t X trang θ− + − Δ = 194, 06 5,13(1 0, 025)1, 004(200 )xt= + − Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 38 0(200 20) (163 52) 162,4 2cp t C− + −Δ = = - Thể tích của khơng gian sấy gia nhiệt cho vật liệu ẩm: Vp = 194,06/0,321.162,4 = 3,72 (m3) - Thể tích khơng gian sấy: V = 37,26 + 3,723 = 40,98 (m3) Dựa vào ứng suất thể tích Av (kg/m3.h). Ta cĩ thể xác định khơng gian sấy theo cơng thức sau: V = 3600W/Av (X.26) trang 166 [15] Ar: ứng suất thể tích ẩm(kg/m3.h) Ở nhiệt độ t1 = 150 – 2000C, t2 = 700C đối với muối Av = 7,2 (kg/m3.h) Khi đĩ thể tích khơng gian sấy: V = 151,6 (m3) Ở nhiệt độ t1 = 2000C, t2 = 150 – 2000C, Av = 7,2 (kg/m3.h) Khi đĩ thể tích khơng gian sấy: V = 151,5 (m3) Thể tích khơng gian sấy khơng thay đổi ở mọi nhiệt độ sấy. Vậy thể tích V = 151,5 ( m3) là tối ưu cho sấy muối. Ta chọn máy sấy thùng quay loại số 7208 từ loại máy này ta tra bảng được các thơng số sau: thể tích khơng gian sấy V = 86,2 m3, đường kính trong thùng quay d = 2,8 m, chiều dài thùng quay l = 14m theo bảng 2.3. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 39 Bảng 2.3. Đặc trưng cơ bản của máy sấy thùng quay Thơng số Mã của máy 7450 7119 6843 6720 7207 7208 Đường kính trong của thùng 1,5 1,8 2,2 2,2 2,8 2,8 Chiều dài thùng 8 12 12 14 12 14 Thể tích khơng gian sấy 14,1 30,5 45,6 53,2 74,0 86,2 Số ơ 25 28 28 28 51 51 Tần số quay của thùng 5 5 5 5 5 5 Cơng suất động cơ điện 5,9 10,3 12,5 14,7 20,6 25,8 - Tiêu hao nhiệt do vật liệu sấy qv (kJ/kgẩm) 1 Q ( ) 35 [8]v k v M vlG C t t trang= − - Trong đĩ Cv: nhiệt dung riêng của vật liệu sấy đến độ ẩm ω2. Cv = Cc.г(100 – ω2) + Ca.ω2 (4.22) trang 36 [10] Ca: nhiệt dung riêng của ẩm, với ẩm là nước thì Ca = 4,18 (kJ/0K) 01, 006(1 0, 002) 4,18.0, 002 1, 012348( / )vC kJ kg K= − + = Qv = 6.1,012348(51 – 25) =158 (kJ/s) qv = Qv /W =158/0,3032 = 521(kJ/kgẩm) (4.21) trang 35 [10] - Nhiệt do vật ẩm mang vào: W Catvl = 0,3032.4,18.25 = 32(kJ/s) Ca.tvl = 4,18.25 =104,5 (kJ/kgẩm) - Tổn thất nhiệt do cơ cấu bao che: Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 40 QBC = (0,03 - 0,05).Qhi (5.52) Qhi : Nhiệt hữu ích, là nhiệt độ cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu: Qhi = W.[r + Ca.(t2 – tvl)] (5.53) Trong đĩ: t2: nhiệt độ tác nhân sấy khi ra khỏi thiết bị sấy r: ẩn nhiệt hĩa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào, r = 2500(kJ/kg) Ca: nhiệt dung riêng của ẩm Với ẩm là hơi nước thì Ca = Cpa = 1,842 (kJ/kg0K) Qhi = 0,3032[2500 + 1,842(70 – 25)] = 783 (kJ/s) Ư QBC = 0,04. 783 = 31,32(kJ/s) - Lượng nhiệt cung cấp cho quá trình sấy thực: Qt = Qc + QBC + Qv + W.Ca.t1 (5.54) = 1054,31 + 31,32 + 158 + 31,32 = 1274,95 (kJ/s) - Hiệu suất sấy: hiQ 783 0,614 (5.55) 70 [9] Q 1274,95 t trangη = = = - Lượng nhiệt cần thiết mà calofire sưởi phải cung cấp 1 0 2 1 (5.27) 121 [7] 273, 44 – 64, 79 3477,5( / ) 0, 085 – 0, 025 I Iq trang x x kJ kg − = − = = - Nhiệt lượng riêng hữu ích (nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm trong vật liệu: Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 41 0 22500 1, 842( ) (5.28) 121 [7]vlq t t trang= + − 0 2500 1,842(70 25) 2582,89( / )q kJ kg= + − = - Hiệu suất nhiệt thực tế của thiết bị sấy: 0 (5.29) 121 [7] 2582,89 0,74 3477,5 t q trang q η = = = - Hiệu suất nhiệt lý thuyết của thiết bị sấy: 1 2 1 0 (5.30) 121 [7] 200 70 0, 743 200 25 o t t trang t t η −= − − = = − - Xác định tốc độ khí: wD = vr/0,785d2 (X.27) trang 167 [15] - Tiêu hao thể tích của tác nhân sấy ẩm lúc ra khỏi thùng quay: 0 . 0 0 . ( ) 1. ( .28) 167 [15]cp cpr c c B T t x v L v X trang T M MΓ Γ + ⎛ ⎞ = +⎜ ⎟⎝ ⎠ Trong đĩ: xcp: hàm ẩm trung bình của tác nhân khơng khí khơ (kg/kgkkkhơ) 3(273 135) 1 0,065,053.22,4 6,5( / ) 273 29 18r v m s+ ⎛ ⎞= + =⎜ ⎟⎝ ⎠ - Tốc độ khí: ωD = 6,5/0,3032.2,82 = 2,73 (m3/s) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 42 Ta cĩ: ωD = 2,73 (m3/s), ω = 2,1 (m3/s), sai số 31,5%. Nếu tốc độ tăng đi thì cường độ quá trình sấy tăng đi một ít so với tốc độ chọn 2,1 m/s. - Thời gian lưu trung bình: ( .29) 168 [15] ( / 2) M K G X trang G W τ = + - Vật liệu cĩ trong máy sấy GM = VβρM (X.30)Trang 168 [15] GM = 86,2.0,12.1200 = 12412,8 (kg) - Thời gian lưu trung bình: 12412,8 2018( ) 0,56( ) 6 (0,3032 / 2) s hτ = = = + - Gĩc nghiêng của thùng quay: ' D 30 1800, 007. ( .31) 168 [15]l X trang dn α ω τ π ⎛ ⎞ = +⎜ ⎟⎝ ⎠ ' 030.14 1800,007.2,73 1,95 2,8.5.2018 3,14 α ⎛ ⎞ = + =⎜ ⎟⎝ ⎠ Giá trị α’ nhỏ hơn 0,50 số vịng quay giảm tốc độ được tính tốn lại từ đầu. Ở đây α’ = 1,95 > 0,5 kết quả tính tốn chấp nhận. - Tốc độ cuốn của hạt rất nhỏ và được tính như sau: ( .32) 168 [15] 18 0,575 cp r CB cp r Aw X trang d A μ ρ ⎛ ⎞ = ⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠ Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 43 ρcp: độ nhớt tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình d: đường kính vật liệu (m) Ar = d3.ρϤ.ρcp.g/ 2cpμ : chuẩn số ascimet ρϤ: mật độ hạt (1500 kg/m3) - Mật độ trung bình tác nhân sấy: 0 0 0 ( ) ( .33) 168 [15] ( )cp CB p cp TM p p M p X trang v p T t ρ ⎡ ⎤= − +⎣ ⎦ + 5 3 5 27329(10 8025,5) 18.8025,5 0,84( / ) 22, 4.10 .(273 135)cp kg mρ ⎡ ⎤= − + =⎣ ⎦ + 3 3 4 5 2 (1.10 ) .1500.0, 84.9, 8 1, 83.10 (2, 6.10 ) Ar − − = = - Tốc độ cuốn wCB: 5 4 3 4 2, 6 .10 1, 83.10 5, 91( / ) 1 .10 0, 84 18 0, 575. 1, 83.10 C Bw m s − − ⎛ ⎞ = =⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠ Tốc độ làm việc của tác nhân sấy trong máy sấy ωD = 2,73(m/s) cịn tốc độ cuốn wCB = 5,91(m/s). Ta thấy ωD = 2,73(m/s) < wCB = 5,91(m/s) quá trình tính tốn đạt yêu cầu. 2.2.6. Thời gian sấy - Theo phương pháp truyền ẩm: . W Vτ Α = (kg/m3.h) (7.2) trang 79 [10] Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 44 W : lượng ẩm cần tách ra (kg/h) ; τ: thời gian sấy vật liệu (h) ; V: thể tích thùng sấy (m3) ; A : cường độ bay hơi thể tích ta chọn 8 (kg/m3.h) theo bảng 10.1 trang 207 [10]cường độ bay hơi thể tích của vật liệu (phụ lục) - Mặt khác thể tích thùng sấy cĩ thể tính theo cơng thức sau: . .v GV τ γ β= (7.3) trang 79 [10] Ở đây: G : khối lượng vật liệu sấy (kg/h) ; τ: thời gian sấy (h) ; vγ : khối lượng riêng của muối ta chọn vγ =1200 (kg/m3) theo bảng thơng số vật của một số thực phẩm (phụ lục), β: hệ số điền đầy 12% = 0,12. Thế (7.2) vào (7.3) ta cĩ thời gian sấy: . . 1091,52.1200.0,12 0,954 ( ) . 8.21600 vW h A G γ β τ = = = - Thể tích thùng sấy là: 321600.0,954 143 ( ) 1200.0,12 V m= = - Nhiệt độ đốt nĩng hạt cho phép: 23.52.218 4.343ln (10.11) 210 [9] 0.37 0.63.h tb t trangτ ω = − + + - Độ ẩm trung bình ( ) ( ) [ ]1 21 0,5(0.05 0.002) 0,024 10.10 trang 210 92tbω ω ω= + = − = 023,52, 218 4,343ln 0,954 63, 44 0,37 0.63.0,024h t C= − + = + Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 45 - Chiều dài và đường kính ngồi của thùng sấy: Tỉ số chiều dài và đường kính ngồi thùng sấy thường nằm trong khoảng: 3, 5 7 (7 .1) 77 [10] T L trang D = − Ở đây ta chọn tỉ số : 4 T L D = - Đường kính thùng sấy cĩ thể tính theo cơng thức: 2 3. . 4 . . 8 4 [1 0 ] 4 4 T TD L DV tra n gπ π= = Ư 3 34. 143 3,57 ( ) 4.3,14 3,14T VD m= = = Chọn đường kính theo tiêu chuẩn là 3,5 (m) Vậy chiều dài thùng sấy: L = 3,5.4 =14 (m) - Cơng suất để quay thùng sấy: 30,0013. . . . . ( W) 4 118 138 [10]T VN D L n k trangρ σ= − σ: hệ số cơng suất σ = 0,071 Bảng 4-3 trang 138 [6]. ρV : khối lượng riêng của vật sấy ẩm (kg/m3) ρV = 1200 (kg/m3) Phụ lục 3 trang 132 [11]. n: số vịng quay của thùng (vịng/phút) n = 5 (vịng/phút) N =0,0013.(3,5)3.14.1200.5.0,071 = 332,4 (kW) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 46 2.2.7. Tính tốn nhiệt thùng sấy Hình 2.6. Sơ đồ tính tốn hệ thống truyền nhiệt - Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi. Nhiệt dung riêng của muối với độ ẩm ω2: 2 2(1 ) .V V K aC C Cω ω= − + 7.40 trang 141 [7] CVK : nhiệt dung riêng của vật liệu khơ (kJ/kgđộ) Chọn CVK = 1,45 (kJ/kgđộ) Ca: nhiệt dung riêng của hơi nước (kJ/kgđộ) Chọn Ca = 4,1868 (kJ/kgđộ) CV = 1,45(1 – 0,002) + 4,1868.0,002 = 1,455 (kJ/kgđộ) Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi: ( )2 12 (1 .9 ) 1 3 5 [9 ]V V VV G C t tq tra n gW − = tf1 tf2 x t(0C) tw1 tw2 tw3 tw4 α1 α2 0 δ1 δ2 δ3 Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 47 1V t : nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị là nhiệt đơ t0 ( 0C) 2V t : nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy ( 0C) 2V t = t2 – 8 7.19 trang 135 [4] 2V t = 70 – 8 = 620C 20508, 48 .1, 455(62 25)q 1011, 5 1091, 52 V − = = (kJ/kgẩm) - Cân bằng năng lượng Tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh Qmt : + Tiết diện tự do của thùng sấy ( ) 2 td 1 . F 4 Dβ π− = ( ) 2 2 td 1 0,12 3,14.(3,5) F 8,46 ( ) 4 m − = = Với β là hệ số điền đầy (β = 0,12) + Lưu lượng thể tích tác nhân sấy trước quá trình sấy lý thuyết và sấy thực VLT & VTT : VLT1 = v1.Lc.г = 1,099.5,053 = 5,55(m3/s) VTT1 = v1.L =1,099.4,39 = 4,83(m3/s) + Lượng thể tích của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết và thực tế VLT&VTT: VLT2 = v2. Lc.г = 0,962.5,053 = 4,86 (m3/s) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 48 VTT2 = v2.L = 0,962.4,39 = 4,22 (m3/s) - Lưu lượng thể tích trung bình sấy lý thuyết và sấy thực VLTtb&VTTtb : VLTtb = 0,5(VLT1 + VLT2) VLTtb = 0,5(5,55 + 4,86) = 5,2 (m3/s) VTTtb = 0,5(VTT1 + VTT2) VTTtb = 0,5(4,83 + 4,22) = 4,525 (m3/s) Với v1, v2 là thể tích khơng khí ẩm ở 1kg khơng khí khơ trước và sau khi vào thiết bị sấy (m3/kgkk). Theo phụ lục 5 [4] ta tìm được: v1 = 1,099 (m3/kgkk), v2 = 0,962 (m3/kgkk). - Tốc độ sấy lý thuyết là: LT 5, 2w = = 0 , 6 15( / ) 8, 46 tb td V m s F = Giả thiết tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực wT =0,53 (m/s) - Vận tốc sấy thực tế là: 4,525w 0,409 ( / ) 11,053 TTtb TT td V m s F = = = - Tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực phải thỏa mãn: w w 0,479 0,53 .100 9,6 10 w 0,53 TT T T ε − − = = = < Vậy wT = 0,53 (m/s) theo giả sử được chấp nhận. - Nhiệt độ dịch thể nĩng (tn): Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 49 tn = 0,5(t1 + t2) = 0,5(200 + 70) =1350C - Nhiệt độ dịch thể lạnh (tl): tl = t0 = 250C Trong thùng sấy là sự trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức. Khi đĩ hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa tác nhân sấy với bề mặt trong của thùng sấy (α1): α1 = 6,15 + 4,17.wT 7.43 trang 143 [7] α1 = 6,15 + 4,17.0,53 = 8,36 (W/m2) Chọn tw1 =1340C là nhiệt độ vách trong của thùng sấy Chọn thiết bị bằng thép Crơm Niken (12XH3) cĩ hệ số dẫn nhiệt λ1 = 36.1 (W/m.K) bảng I.125 trang 127 [13], chọn bề dày của thùng δ1 = 10(mm) - Mật độ dịng nhiệt trao đổi đối lưu q1: q1 = α1(tn – tw1) = 8,36(135 - 134) = 8,36 (W/m2) - Nhiệt độ vách ngồi của thùng sấy (tw2): 1 w2 1 1 1 t = t - q 7.43 trang 143 [7]w δ λ 2 0 2 10134 8, 36 133, 997 36.1w t C − = − = - Mật độ dịng nhiệt truyền qua bề dầy thùng(q2): 1 2 1 2 1 ( ) 7.43 143 [7]w wq t t trang λ δ= − Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 50 2 2 2 36,1 (134 133,997) 10,83 ( / ) 10 q W m − = − = Chọn lớp cách nhiệt là bơng thủy tinh ( λ2 = 0,0372(W/m.K)) cĩ độ dầy δ2 = 100(mm) trang 228 [9]. 02 3 2 2 2 0,1133,997 10,83 104,88 0, 0372w w t t q Cδλ= − = − ≈ - Mật độ dong nhiệt truyền qua lớp cách nhiệt (q3): 22 3 2 3 2 0,0372( ) (133,997 104,88) 10,83( / ) 0,1w w q t t W mλδ= − = − ≈ - Chuẩn số Grashoff (Gr): 3 2 . . .Gr ( .39) 13 [11]g l t V trang v β Δ = Trong đĩ : l : kích thước hình học (m) l = DN = 2δ1 + DT = 2.10-2 + 3,5 = 3,52 (m) β : hệ số giản nở thể tích (1/K) 3 0 1 1 1 3,36.10 (1/ ) 273 25 273 K T t β −= = = = + + Δt : độ chênh lệch nhiệt độ vách ngồi và mơi trường Δt = 104,88 – 25 = 79,88 0C g : gia tốc trọng trường (g =9,81(m2/s)) v : độ nhớt đơng học ở 250C (v = 1,53.10-5(m2/s)) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 51 3 3 10 5 2 9,81.3, 36.10 .(3, 52) .79,88 49, 06.10 (1, 53.10 ) Gr − − = = - Chuẫn số Nusselt Nu = 0,47Gr1/4 2.3 trang 306 [1] Nu = 0,47.(49,06.1010)1/4 ≈ 3,93.102 - Hệ số trao đổi nhiệt (α2): 2 2 . 136 [12] N Nu trang D λ α = λ2 : hệ số dẫn nhiệt của khơng khí (W/m2.K) λ2 = 0,0263(W/m2.K) ở 250C tra ở phụ luc 1 trang 130 [10] DN : đường kính ngồi của thùng (m) 2 2 2 3,93.10 .0,0263 2,94 (W / m .K) 3,52 α = ≈ - Mật độ dịng nhiệt truyền vào khơng khí(q4): q4 = α2(tw3 – t0) q4 = 2,94(104,88 – 25) ≈ 234,85(W/m2) Bên ngồi lớp cách nhiệt được bao bọc bởi lớp thiếc cĩ bề dày 1mm với bề dày xem như truyền nhiệt cũng như thất thốt nhiệt qua lớp thiếc là khơng đáng kể cĩ thể bỏ qua. - Sai số: 4 1 4 234,85 8,36100 100 96,44 234,85 q q q η − −= = ≈ η = 97,7 > 5 loại Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 52 Xem xét tỉ số đường kính ngồi của thùng sấy DN và đường kính trong của thùng DT : DN/DT = 3,52/3,5 < 1.4 nên hệ số dẫn nhiệt k tính cho vách trụ như tính cho vách phẳng: 30,321( / . )k kW m K= - Mật độ dịng nhiệt truyền cho một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt: q = k(tn – tl) 7.43 trang 143 [7] q =0,321(135 – 25) = 35,31W/m2 - Nhiệt độ vách trong thùng sấy (tính lẩn hai) ' 1 1 1 35,31t t 135 131,05 8,95w w q α = − = − = (0C) Vậy sai số so với lần đầu η = 1,02 < 5 sai số chấp nhận - Diện tích xung quanh thùng sấy: 2. . 4 tb tb DF D L ππ= + - Đường kính trung bình của thùng sấy: Dtb = 0,5(DN + DT) = 0,5(3,52 + 3,5) = 3,51 m 22.3,14.3,513,14.3,51.14 159,81( ) 4 F m= + = - Tổn thất nhiệt ra mơi trường Qmt Qmt = 3,6.q.F (kJ/h) Qmt = 3,6.35,31.159,81 = 20313,14 (kJ/h) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 53 mtQ 20313,14 18,61 1091,52mt q W = = = (kJ/kgẩm) Trong hệ thống sấy thùng quay tổn thất nhiệt gồm tổn thất do vật liệu sấy mang đi và tổn thất nhiệt tỏa ra bên ngồi: qv + qmt = 521 + 18,61 = 539,61 (kJ/kgẩm) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 54 PHẦN 3. TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 3.1. TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT - Trở lực của hạt Tính theo tiêu chuẩn Reynolds: đường kính trung bình của hạt muối dtb = 0,001(m), nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy ttb = 1350C, độ nhớt động học ở 1350C tra bảng phụ luc 6 [7] v = 27,2125.10-6 (m2/s) 6 . 0,53.0,001Re 19, 48 27, 2125.10 TT tdw d v − = = = - Hệ số thủy động: 490 1005,85 10.20 213 [7] Re Re a trang= + + 490 1005.85 53,66 19, 48 19, 48 a = + + = - Khối lượng riêng dẫn xuất của muối: 1 20, 25( ) 10.23 213 [7] 0, 75.2.dx TT G G trang V βρ += 30, 25.(21600 20508.48).0,12 5,89 ( / ) 0,75.2.143dx kg mρ += = - Hệ số ξ V d x V ρ ρξ ρ − = ρV : khối lượng riêng của muối(kg/m3) ρV = 1200(kg/m3) tra phụ lục 3 trang 132 kỹ thuật sấy nơng sản Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 55 1200 5,89 0, 995 1200 ξ −= = - Hệ số C1 đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt 1 2 1 10.21 213 [7]C trangξξ − = 3 1 2 1 0.995 5, 05.10 0, 995 C −−= = - Trở lực của lớp hạt khi tác nhân sấy đi qua: 2 1 10.19 213 [7] 2 kaLw CP trang gd ρΔ = ρk : khối lượng riêng tác nhân sấy ở 1350C (kg/m3) ρk = 1.029(kg/m3) L : chiều dài thùng sấy (m) g : gia tốc trọng trường (g = 9,81(m2/s)) dtb : đường kính trung bình của muối (dtb =0,001(m)) 3 2 53, 66.16.0, 53.1, 029.5, 05.10 120, 52 2.9,81.0, 001 P mmH O − Δ = = Trở lực xiclon chọn ΔPx = 20(mmH2O) trang 82 [10]. Tở lực của calorife chọn ΔPc = 50mmH2O trang 82 [10]. Trở lực ma sát, cục bộ và các trở lực phụ khác lấy thêm 5%. Như vậy,tổng trở lực : 1, 05( ) 224 [5]T x cP P P P trangΔ = Δ + Δ + Δ ΔPT = 1,05(120,52 + 20 + 50) = 200,05 (mmH2O) = 1962,45(N/m2) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 56 - Giáng áp lực động học ở của vào quạt 2 P 2 k đ v g γΔ = Giả sử đầu vào quạt cĩ v = 20(m/s). Do đĩ: 2 2 (20) .1, 029P 21 2.9,81đ mmH OΔ = = - Tổng trở lực của quạt cần khắc phục là: H = ΔPT + ΔPđ = 200,05 + 21 = 221,05(mmH2O) = 2168,05 (N/m2) - Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay: Để vận chuyển tác nhân sấy người ta thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm và quạt hứng trục, chọn loại nào thong số kỹ thuật bao nhiêu là phụ thuộc vào thong số đặt trưng của hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khắc phục H, năng suất mà quạt phải tải đi V cũng như nhiệt độ và độ ẩm khi chọn quạt giá trị cần xác định là hiệu suất của quạt. Ta chọn quạt cho sấy thùng quay là quạt ly tâm, cĩ hai nhiệm vụ hút và đẩy tác nhân sấy. Theo năng suất của quạt cần thiết khoảng 2600(m3/h), tốc độ khi vào quạt 20(m/s) và cột áp suất cần khắc phục 221,05(mmH2O), tra từ biểu đồ chọn quạt hình II.62a II8 - 18N08 trang 492 [11] ta cĩ: H = 221,05(mmH2O) = 2168,05(N/m2) Hiệu suất n = 0,53 Số vịng ω = 115(rad/s) Tốc độ vịng của cánh guồng 52(m/s) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 57 - Quạt ly tâm II8 – 18N08; phân phân nhĩm ba: Hình 3.1.Cấu tạo quạt ly tâm Cửa vào d2 D D2 L4 Chân đế L2 L1 L3 L B1 B1 B2 d1 Mặt bích Cửa ra Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 58 Bảng 2.4. Các kích thước chủ yếu của quạt ly tâm II8 – 18N08 Số quạt N0 8 Kích thước (mm) A 428 Bích đai d 225 B 512 O 175 G 486 Bích cửa ra B1 278 E 530 B2 200 N 179 d1 13 P 473 Số lỗ 16 K 645 Bích cửa vào D 270 L 580 D1 330 L1 350 D2 360 L2 550 d2 13 L3 650 Số lỗ 8 L4 100 H 400 Khối lượng (kg) 270 3.2. TÍNH CALORIFE Hình 3.2. Cấu tạo bề mặt trao đổi nhiệt của calorife Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 59 Ta dùng calorife khí hơi, khi đĩ hơi nước bão hịa đi bên trong ống cịn khơng khí cần sấy nĩng đi phía ngồi ống. - Nhiệt độ khơng khí: tV2 = t0 = 250C, tR2 = t1 = 2000C - Nhiệt độ trung bình của khơng khí cần sấy trong Calorife: 0 2 2 20,5( ) 0,5(25 200) 112,5V Rt t t C − = + = + = Từ nhiệt độ trung bình 2t − tra bảng phụ lục 1 trang 130 [10] ta cĩ: Cp2 = 1,009(kg/kJ.0K) ρ2 = 0,9285(kg/m3) v2 = 24,58.10-6(m2/s) λ2 = 3,29125.10-2(W/m.0K) - Năng lượng yêu cầu của thiết bị: 2 2 2 2 2Q ( ) 14.1 355 [13]p R VL C t t trang= − L2 : lưu lượng tác nhân sấy thực(kg/s) Q2 = 4,39.1,009(200 – 25) = 775,16(kW) = 775160(W) - Hơi nước bão hịa ngưng tụ: Chọn áp suất hơi nước bão hịa ngưng tụ P = 2atm tra bảng 1.250 trang 312[11] Nhiệt độ sơi bão hịa : ts = tV2 = tR1 = 2200C Ẩn nhiệt : rs = 2500(kJ/kg) - Lưu lượng dịng hơi nước bão hịa Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 60 2Q 775,16 0,31( / ) 2500bh s G kg s r = = = Cho khí và hơi nước chuyển động cùng chiều - Hiệu nhiệt độ ở vị trí đầu vào Calorife Δt1 = tV1 – tV2 = 220 – 25 = 1950C - Hiệu nhiệt độ ở vị trí đầu vào Calorife Δt2 = tR1 – tR2 = 220 - 200 = 200C 1 2 lo g 1 2 ln t tt t t Δ − ΔΔ = Δ Δ 0 lo g 1 9 5 2 0 7 6 , 8 51 9 5ln 2 0 t C−Δ = = Ư log 01 76,85220 181,575 2 2w s t t t C Δ = − = − = Dự tính chọn chiều cao H = 2(m), ống bằng thép cacbon 15 ( λ= 4,4(W/m.0K)) ứng với đường kính ngồi DN và bề dầy δ là: 25x2 (mm) tập 5 trang 19 [1]. - Nhiệt độ của màng nước tm = 0,5(ts + tw1) = 0,5(220 + 181,575) ≈ 200,790C Từ bảng 7 thơng số vật lý của nước trang 466 [11] ứng với tm = 200,790C ta cĩ: ρm = 867.5(kg/m3) λm = 0,679(W/m.K) vm = 1,59.10-7(m2/s) Hình 3.3. sơ đồ tính tốn tr2 tV2 tr1 = ts tV1 = ts Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 61 rs = 2500 tra ở ts - Hệ số dẫn nhiệt hơi ngưng trên vách đứng: ( ) 3 41 1 .1,1 5 m s m m s w g r v H t t ρ λ α = − ( )3 24 1 7 867,5.9,81.2500. 0, 679 1,15 988,12( / . ) 1,59.10 .2.(220 181,575) W m Kα − = = − - Mật độ dịng nhiệt: q1 = α1(ts – tw1) = 988,12(220 – 181,575) = 37968,5(W/m2) - Nhiệt độ vách ngồi của ống truyền nhiệt tw2: w 2 w 1 1t t q δ λ= − 3 0 2 2.10181,575 37968,5. 180, 2 54, 4w t C − = − = Chọn tốc độ dịng khí bên ngồi ống w2 = 10(m/s) - Chế độ chuyển động của khí cần sấy: 2 2 2 2 w .Re d v = d2 : đường kính ngồi của ống truyền nhiệt (m) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 62 v2 : độ nhốt động học của khơng khí cần sấy (v2 = 32,962.10-6) 3 6 10.25.10Re 7584,5 2300 32,962.10 − − = = > chảy rối Cho dịng khí chảy ngang bên ngồi một chùm ống, ống xếp xen kẽ nhau: Nu2 = 0,37.Re0,6.εφ V.51 trang 19 [11] Dịng lưu chất chảy vuơng gĩc tức φ0 = 90 => εφ = 1(trang 18 [11]) Nu2 = 0,37.(7584,5)0,6.1 = 78,733 - Hệ số tỏa nhiệt: 2 22 2 2 3 3,29125.1078,733 103,65( / . ) 25.10n Nu W m K d λ α − − = = = - Mật độ tỏa nhiệt: 2 2 2 2 2( ) 103,65(180,2 112,5) 7017,105( / )w tbq t t W mα= − = − = - Sai số: 1 2 2 37968, 5 7017,105 4, 4 7017,105 q q q η − −= = = < 5 nhận Do tỉ số 2 5 1, 2 2 2 2 5 2 .2 n n t n d d d d δ= = = <− − Vậy hệ số dẫn nhiệt k được tính theo vách phẳng như sau: 3 1 2 1 1 93,491 1 1 2.10 1 988,12 54,4 103,65 k δ α λ α − = = = + + + + Mật độ dịng nhiệt truyền cho một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt: 2 f 1 f 2( ) 93, 49(220 112, 5) 10050,175( / )q k t t W m= − = − = Với : tf 1 = ts = 2200C, tf 2 = ttb2 =112,50C - Nhiệt độ vách trong ống truyền nhiệt(tính lần 2) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 63 0 1 1 10050,175220 209,83( ) 988,12w s qt t C α = − = − = So sánh hai kết quả ta được sai số η = 1,6 < 5 sai số chấp nhận. - Diện tích bề mặt truyền nhiệt 22 log Q 775160 107,89( ) 93,49.76,85 F m k t = = = Δ - Số ống trong thiết bị tb Fn d Hπ = Trong đĩ: dtb =(dn + dt)/2 = (dn + dn - 2δ)/2 = (25+25 – 4)/2 =23 (mm) = 23.10-3(m) Ư 3 107,89 747 3,14.23.10 .2 n − = ≈ ống Quy chuẩn n = 747 ống bảng bảng 3.6 trang 237 [1]. Các ống trong Calorife được bố trí theo hình sáu cạnh. - Số ống trên một cạnh của hình sáu cạnh ngồi cùng b + 1(tính luơn ống ở tâm): n = 3b(b+1) + 1 3.139 trang 238 [1] 747 = 3b(b + 1) +1 Ư b = 15 ống hoặc ta cĩ thể tra bảng 3.6 trang 237 [1] ta cũng được b = 15(b = (m – 1)/2). Vậy số ống trên một cạnh là 16 ống. - Số ống trên đường chéo của lục giác đều m: m = 2b + 1 = 2.15 + 1 = 31 ống - Đường kính vỏ của Calorife (D): D = s(m -1) + 4dn trang 239 [1] Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 64 dn : đường kính ngồi cùa ống(m) s : bước ống(m) Ta chọn bước ống s = 1,4dn (1,2dn ≤ s ≤ 1,5dn trang 49 [11] s = 1,4.25.10-3 = 0,035(m) D = 0,035(31−1) + 4.25.10-3 = 1,15(m) Cho phép sơ bộ chọn : ξ =L/D = 4 ÷ 8 trang 239 [1] Ta cĩ thể chọn L/D = 6 Khi đĩ chiều dài ống: L = 6.D = 6.1,15 = 6,9(m) Khoảng cách từ dãy ống trên cạnh lục giác đều ở vịng ngồi cùng đến tâm chùm ống: ha = b.hΔ 3.133 trang 238 [1] Cách tính hΔ : ( ) 2 2 22 0,0350,035 0,0303( ) 2 2 sh s mΔ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ = − = − =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Ư ha = 15.0,0303 = 0,4545 (m) Khoảng cách từ dãy ống ngồi cùng đến vỏ ngồi thiết bị là h1: 1 1,15 0, 4545 0,1205( ) 2 2a Dh h m= − = − = 3.3. TÍNH TỐN VÀ CHỌN XYCLON Để lọc bụi trong khĩi lị hoặc thu lại những hạt của sản phẩm sấy bay theo tác nhân sấy, người ta thường dùng xyclon hoạt động theo nguyên lý tách ty tâm. Ta cĩ: 0 0 0 0 273. 22,4 . kt kt kt kt T P PM T P T P ρ ρ= = I.3 trang 5[11] M: phân tử lượng khơng khí(kg/kmol)(M=29) T : nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí(0K)(70 + 273) dn hΔ s Hình 3.4. so đồ tính tốn Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 65 Khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn (00C và 760mmHg) 0 22,4 Mρ = (kg/m3) P, P0 : áp suất ở điều kiện làm việc và ở điều kiện tiêu chuẩn đo cùng một đơn vị(P = P0 =1at) 329 273.1 1, 03( / ) 22, 4 (70 273).1tk kg mρ = = + - Lưu lượng thể tích của dịng hỗn hợp 3( / ) 3 6 0 0 . t t s k t LV m s ρ = Ltt : khối lượng riêng của khơng khí thực tế(kgkk/h) Ư 3 315804 4, 262( / ) 15343, 2( / ) 3600.1, 03s V m s m h= = = Từ Vs = 15343,2(m3/s) tra bảng 12.2 kích thước xyclon(m) trang 126 [10] ta cĩ được các thơng số sau: Vs(m3/h) D a b F=a.b d h1 h2 h3 D1 D – a 3240 - 16200 1,2 0,3 0,6 1,8 0,24 0,4 0,55 0,96 0,6 0,9 Trong đĩ : D1 : đường kính ống trung tâm h1 : chiều dài ống trung tâm cấm vào xyclon h2 : chiều cao phần hình trụ của xyclon d : đường kính bé nhất của cơn D : đường kính xyclon a : hiệu bán kính xyclon(R) và bán kính ống trung tâm(R1) b : độ dài cạnh của kênh dẫn vào xyclon Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 66 Hình 3.5. Nguyên lý làm việc và các kích thước cơ bản của xyclon Tốc độ quy ước: 2 4 sVv Dπ = trang 189 [10] 2 4 .4 , 2 6 2 3, 7 7 ( / ) 3,1 4 .(1, 2 ) v m s= = d D D h1 b h2 h3 Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 67 3.4. TÍNH TỐN VÀ CHỌN GẦU TẢI Hình 3.6. Cấu tạo gầu tải Để vận chuyển muối vào thùng sấy ta dùng gầu tải. Do muối là vật liệu nhẹ nên ta dùng gầu tải băng, cơ cấu kéo là băng vải cao su cĩ số lớp vải z = 6 chọn theo bảng 5.9 trang 197 [12]. Chiều rộng băng trong khoảng 500 ÷ 700mm. Chọn gầu tải đấy trịn Г với các kích thước cơ bảng tra theo bảng 5.10 trang 197 [12]. Ta được các kích thước như sau: Chiều rộng: B = 400(mm) A = 195(mm) Chiều cao: h = 210(mm) Bán kính: R = 60(mm) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 68 Dung tích: i = 6,3l Khoảng cách giữa hai gầu trên một bộ phận kéo: a = (2,5÷3)h a = 2,8.210 = 588(mm) Dựa vào khoảng cách giữa các gầu tải ta cĩ kích thước giữa gầu, băng và tang theo bảng 5.11 trang 199 [12]: Chiều rộng gầu: 400(mm) Chiều rộng băng: 500(mm) Chiều rộng tang: 550(mm) - Đường kính tang dẫn động D = (125÷150)z (m) 5.22 trang 199 [12] D = 135.6 = 810(m) Hình 3.7. Cấu tạo Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vật liệu Puli Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 69 - Năng suất gầu tải Q 3, 6 i v a ϕρ= 5.25 trang 210 [12] i : dung tích 1 gầu (m3)(i = 6,3(m3)) a : bước gầu trên băng(m)(a = 0,588(m)) ρ : khối lượng riêng của vật liệu(T/m3)(ρ = 1,5879(T/m3)) v : vận tốc của cơ cấu kéo Chọn v = 1,5(m/s) bảng 5.12 trang 202 [12] φ : hệ số chứa đầy của vật liệu trong gầu và thể tích gầu Với vật liệu là muối ta chọn φ = 0,6 trang 202 [12] 6,3Q 3,6 0,6.1,5879.1,5 55,123( / ) 0,588 T h= = - Cơng suất động cơ gầu tải c QN 368đ H η = 5.26 trang 202 [12] H : chiều cao nâng của gầu tải (m) Chọn H = 5(m) η : hiệu suất gầu tải(m) Chọn η = 0,7 dựa vào bảng 5.13 trang 203 [12] Ư c 55,123.5N 1,07( ) 368.0,7đ kW= = Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 70 3.5. TÍNH TỐN VÀ CHỌN CON LĂN Hình 3.8. Cấu tạo con lăn - Khối lượng thùng tác động lên một con lăn ( ) ( )22 2 2 2ép4 4 4TtTn Tt T th T hat CNn CNt T CN DG D D L L D D Lππ πρ β ρ ρ= − + + − ρthep : khối lượng riêng của thép cacbon niken(kg/m3) ρhat : khối lượng riêng cùa hạt(kg/m3) ρCN : khối lượng riêng của bong thủy tinh(kg/m3) DCNn : đường kính ngồi của thùng khi cĩ lớp cách nhiệt(m) DCNt : đường kính trong của thùng khi cĩ lớp cách nhiệt(m) ( ) 4 2 2 3 3 2 2 3,14 3,14.4(4,02 4 ) .16.7,81.10 0,18 16.1200 4 4 3,14(4,02 100.10 ) 4,02 .16.200 101781,3( ) 4 G N = − + + + + − = - Trọng lượng của thùng tác động lên con lăn: Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 71 9,81 9,81.101781, 3 499237, 28( ) 2 2 GQ N= = = - Lực tác dụng lên con lăn đỡ 499237,28 288234,78( ) 3 3 QT N= = = - Đường kính trong của vành đai Dv =(1,1 – 1,2)DCNn trang 249 [14] Dv : đường kính trong của vành đai(m) DCNn : đường kính ngồi của thùng sấy cĩ lớp cách nhiệt(m) DCNn = 4,02 + 100.10-3 = 4,03 (m) - Chọn bề rộng vành đai B =100mm Gọi h là bề dày vành đai: Chọn h = B = 10(cm) trang 250 [14] - Bề rộng con lăn đỡ: Bc = B + (3 ÷ 5)(cm) Bc = 10 + 5 = 15(cm) Đường kính sơ bộ của con lăn (chọn con lăn bằng thép trùng với vật liệu làm thùng): ( )300 400C C Td B ≥ ÷ 5.36 trang 250 [14] 288234,78 2, 4( ) 300.15C d cm≥ = Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 72 - Đường kính ngồi của vành đai D = Dv + 2h = 4,03 + 2.10.10-2 = 4,23(m) = 423(cm) - Kiểm tra lại đường kính của con lăn: 0,25D ≤ dC ≤ 0,33D 5.37 trang 250 [14] 0,25.423 ≤ dC ≤ 0,33.423 105,75 ≤ dC ≤ 139,59 - Chọn dC = 120(cm) = 1200(mm) 3.6. TÍNH VÀ CHỌN ỐNG NỐI Hình 3.9. Cấu tạo ống nối - Vận tốc tác nhân sấy trong buồng bịt kín v2.S2 = v3.S3 v3 : vận tốc tác nhân sấy trong thùng sấy(m/s) v2 : vận tốc tác nhân sấy trong buồng bịt kín(m/s) S2 : diện tích thùng sấy(m2) S3 : diện tích buồng bịt kín(m3) - Chọn buồng bịt kín cĩ bề ngang a =2(m), bề dài b = 1,5(m) Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 73 2 2 0, 53.3,14.4 2, 22( / ) 2.1, 5.4 v m s= = Cho rằng tổn thất tốc độ dịng khí là khơng đáng kể khi đi qua hệ thống ống truyền nhiệt trong calorife nên tốc độ dịng khí trong ống của đầu ra bằng tốc độ dịng khí trong calorife. Gọi S1, v1: là diện tích ống nối calorife với buồng bít kín (m2), vận tốc của khơng khí trong calorife (m/s) khi đĩ diện tích nối ống: 22 2 1 1 2, 22.2.1, 5 0, 333( ) 10 v SS m v = = = - Đường kính ống nối 1 1 4. 4.0,333 0,651( ) 651( ) 3,14 Sd m mm π = = = = Dựa vào bảng 9.1 trang 76 [4] ta chọn ống làm bằng thép khơng rĩ S40 ta cĩ: Bề dày: δ = 0,438in = 11(mm) Đường kính ngồi: d1 = 14in = 356(mm) Gọi v4 là vận tốc khí thải đi trong ống dẫn vào xyclon theo Phương pháp tuyến trong khoảng (12 ÷ 15(m/s)) trang 182 [10] Ta chọn v4 = 15(m/s) Giả sử xem buồng tháo liệu cĩ kích thước hình chữ nhật: chiều dài a = 1m, chiều rộng b = 2m - Vận tốc trong buồng tháo nhiệt v5: ( )2 25 5 . 0,53.3,14.2 0, 222 / 15 S vv m s S = = = Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 74 - Đường kính ống dẫn khí thải d2: 5 5 4 4 . 0, 222.1.2 0, 0296( ) 15 v SS m v = = = 4 2 4. 4.0, 0296 0,194( ) 194( ) 3,14 Sd m mm π = = = = Ngồi ra ta cĩ thể chọn ống làm từ các vật liệu khác tùy theo người chọn. 3.7. CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG Hình 3.10. Hình dạng một kiểu cánh đảo trong thùng sấy Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 75 Trong đĩ: ab: chiều cao cung của cánh xáo trộn bc: chiều dài lớp vật liệu nằm trên cánh xáo trộn r: đường kính của cánh xáo trộn l: chiều cao của cánh xáo trộn h: chiều cao rơi cực đại của vật a b c Fcd 1 Hình 3.11. Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng - Ta sử dụng cánh nâng cĩ các kích thước sau: Hệ số điền đầy: β = 12% Hệ số gấp của cánh: 1400 Ta chọn: 0, 576 tb T h D = và 2 0,122 c T F D = Với: htb : chiều cao trung bình của vật liệu DT : đường kính thùng quay Fc : bề mặt chứa vật liệu của cánh Fc = 0,122.(3.5)2 = 1,4945(m2) α Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 76 Chọn : Chiều rộng cánh trộn: b = 155mm Chiều cao cánh trộn: l = 80mm Chiều dài cánh trộn: 0,1757 0,750( ) 0,155 0,08 cFd m b l = = = + + Chiều dày cánh: δ = 5mm Với chiều dài LT = 14(m) ta lắp 10 đoạn cánh dọc theo chiều dài thùng, ở đầu nhập liệu vào thùng lắp các cánh xốy để dẫn vật liệu vào thùng, với chiều dài 5m. Hệ số điền đầy: 1 0,12cđF F β = = F1 : tiết diện ngang của thùng Ư 2 2 2 1 . 3,14.(3,5) 9,62( ) 4 4 TDF mπ= = = Fcđ : tiết diện chứa dầy Ư 21. 0,12.9,62 1,15( )cđF F mβ= = = Do: 2 2. . .sin2 1,15 180 2cđ R RF α π α= − = Ư . s in2 0, 376 180 2 α π α − = Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 77 Ư α = 450 Số cánh trên một mặt cắt: 8 cánh Chiều cao chứa dầy của thùng: Δh = R – R.Cosα = 0,513(m) Ở đây ta sử dụng khơng khí làm tác nhân sấy, khơng khí cĩ nhiệt độ t0 = 250C và độ ẩm tương đối φ = 85%, lượng chứa ẩm x0 = 0,016(kgẩm/kgkkk), I0 = 64,79(kJ/kgkk). Khơng khí này qua bộ phận lọc bụi để làm sạch khơng khí rồi sau đĩ dùng quạt đẩy đưa qua bộ phận calorife (ở bộ phận gia nhiệt calorife ta dùng hơi nước để gia nhiệt cho calorife, khơng khí sạch đi ngồi ống, hơi đi trong ống nhiệt độ hơi nước lúc vào là 2200C và ra là 2200C, vì nhiệt độ khĩi lị sấy lúc vào thùng sấy là 2000C và nhiệt độ ra khỏi máy thùng sấy là 700C). Sau khi gia nhiệt calorife ở nhiệt độ sấy thì muối được gầu tải vận chuyển muối vào thùng nhập liệu sau đĩ đưa vào thùng sấy (trong thùng sấy cĩ các cánh đảo làm nhiệm vụ đảo muối trong thùng đồng đều và làm tăng diện tích tiếp xúc giữa muối với khơng khí nĩng cho quá trình bốc hơi ẩm diễn ra nhanh hơn đồng thời làm dịch chuyển muối) và sau khi sấy ta xác định được độ ẩm tương đối của muối tại nhiệt độ vào và ra của khơng khí. Lượng chứa ẩm vào và ra của khơng khí và entanpy của khơng khí như sau: t1 = 2000C, I1 = 275, 72 (kJ/kgkk), x1 = 0,025(kg/kg) t2 = 700C, I2 = 236(kJ/kgkk), x2 = 0,085(kg/kg) Sau khi sấy muối được đưa vào bộ phận tháo liệu và trong bộ phận tháo liệu cĩ đặt hệ thống xyclon nhằm hút, thu hồi sản phẩm dư. Ở đây ta sấy với năng suất 6kg/s, trong quá trình sấy cĩ nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm sấy như: Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 78 Bề mặt tiếp xúc giữa muối và khơng khí nĩng: bề mặt tiếp xúc giữa muối và khơng khí nĩng càng lớn thì quá trình sấy càng thuận lợi. Nhiệt độ tác nhân sấy: khi nhiệt độ càng cao độ ẩm của tác nhân sấy càng thấp, điều này sẽ làm tăng khả năng tách ẩm của vật liệu trong quá trình sấy. Kích thước hạt muối: khi kích thước hạt càng lớn thì bề mặt tiếp xúc giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy càng lớn, do tính đồng đều của khối hạt cao nên quá trình sấy càng thuận lợi. Độ ẩm cuật vật liệu sấy(muối): độ ẩm của muối càng lớn, trong quá trình sấy sẽ làm bốc hơi một lượng nước lớn gây khĩ khăn cho quá trình sấy. Lưu lượng giĩ: là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy. Nếu lưu lượng giĩ quá nhỏ thì giĩ sẽ mau đạt đến trạng thái bão hịa hơi nước, quá trình bốc hơi nước trong muối sẽ khĩ khăn và quá trình sấy khơng thuận lợi. Lưu lượng giĩ quá lớn sẽ làm cho nhiệt độ muối giảm rất nhanh, quá trình sấy cũng khơng thuận lợi. Vì vậy quá trình sấy cần tính tốn để đáp ứng lượng giĩ cần thiết cho quá trình sấy một cách tối ưu. Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 79 PHẦN 4. KẾT LUẬN Thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy muối là rất phù hợp và hiệu quả. Ngồi thiết bị chính của hệ thống sấy là thùng cịn cĩ các thiết bị phụ khá quan trọng như: calorife, xyclon, quạt ly tâm hút, con lăn, gầu tải, băng truyền…Thiết bị sấy thùng quay chỉ cho phép tác nhân sấy cùng chiều mà ít khi sấy ngược chiều. Tuy nhiên, nhiệt độ sấy phải ở nhiệt độ thích hợp, nếu quá cao sẽ làm cho vật liệu sấy biến đổi về hình dạng và tính chất đơi khi mất cả giá trị cảm quan của sản phẩm. Ngồi việc sấy muối bằng thiết bị sấy thùng, ta cịn cĩ thể sấy tốt cho các loại thực phẩm khác như: cà phê, ngơ, lúa, cát, củ cải, đậu nành, hạt hướng dương, hạt đại mạch… Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Buơn, Nguyễn Đình Thọ. Quá trình và thiết bị truyền nhiệt, tập 5 NXB ĐHBK TPHCM, 2002. [2] Bùi Song Châu. Kỹ thuật sản xuất muối khống NXB KHKT HN, 2000. [3] Hồng Văn Chước. Thiết kế hệ thống thiết bị sấy NXB KHKT HN, 2006. [4] Trần Hùng Dũng và các cộng sự. Quá trình và thiết bị trong cơng nghệ hĩa chất và thực phẩm, tập 1 quyển 2 NXB ĐHBK TPHCM, 1997. [5] Bùi Hải và Trần Thế Sơn. Kỹ thuật nhiệt NXB KHKT HN, 1997. [6] Huỳnh Bá Lân. Bảng tra cứu quá trình cơ học – truyền nhiệt – truyền khối NXB ĐHQG TPHCM, 2002. [7] Nguyễn Văn Lụa. Quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa học và thực phẩm, Kỹ thuật sấy vật liệu tập 7, NXB ĐHBK TPHCM, 2001. [8] Phan Văn Thơm. Sổ tay thiết kế thiết bị hĩa chất và chế biến thực phẩm đa dụng NXB giáo dục và đào tạo, 1992. [9] Trần Văn Phú. Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy NXB giáo dục, 2006. [10] Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương – Kỹ thuật sấy nơng sản NXB KHKT HN, 2008. [11] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuơng – Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa chất, tập I - II NXB KHKT HN, 1999. [12] Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam. Cơ học vật liệu rời NBX ĐHBK TPHCM, 2002. [13] Hồng Đình Tín. Truyền nhiệt và tính tốn thiết bị truyền nhiệt NXB ĐHBK TPHCM, 1996. [14] Hồ Lê Viên. Cơ sở tính tốn các máy hĩa chất và thực phẩm NXB ĐHBK HN, 1997. [15] Iu.I Dưtnherskey. Quá trình và thiết bị cơng nghệ hĩa học NXBHH, 1983, MosCou (tiếng Nga). Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 81 Phụ Lục 1. Thơng số vật lý của khơng khí t0C Cp (kJ/kg.0K) λ.10-2 (W/m.0K) q.10-6 (m2/s) μ.106 (N.s/m2) v.10-6 (m2/s) Pr ρ (kg/m3) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,005 1,009 1,009 1,013 1,017 1,022 1,026 2,51 2,59 2,67 2,67 2,83 2,90 2,96 3,05 3,13 3,21 3,34 3,49 3,64 3,78 3,99 20,00 21,40 22,90 24,30 25,70 27,20 28,60 30,20 31,90 33,60 36,80 40,30 43,90 47,50 51,40 17,60 18,10 18,60 19,10 19,60 20,10 20,60 21,10 21,50 21,90 22,80 23,70 24,50 25,30 26,00 14,16 15,06 16,00 16,69 17,95 18,97 20,02 21,09 22,10 23,13 25,45 27,80 30,09 32,49 34,85 0,705 0,703 0,701 0,699 0,698 0,696 0,694 0,692 0,690 0,688 0,686 0,684 0,682 0,681 0,680 1,027 1,166 1,134 1,092 1,058 1,062 0,996 0,968 0,941 0,916 0,896 0,827 0,789 0,754 0,722 Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 82 ST T Vật liệu Khối lượng riêng (kg/m3) Khối lượng 1000 hạt(g) Nhiệt dung riêng C Hệ số dẫn nhiệt λ γV Khối hạt γKH Kcal/kg0. K kJ/kg.0K Kcal/ mh.0K W/m .0K 1 Lúa mì 1200-1500 730–859 22–42 0,35–0,37 1,55-1,46 0,08 0,10 2 Gạo 1100-1200 470-530 24-34 - - 0,086 0,09 3 Ngơ 1000-1300 600-850 205- 345 - - - - 4 Kê 800-1200 - 6-6,5 - - - - 5 Đậu 1000-1490 - 155 - - - - 6 Đậu nành 1000-1400 - - - - - - 7 Muối ăn 1000-1400 - - 0,21-0,22 0,87-0,92 - - 8 Đường cát - - - 0,25-0,28 1,04-1,07 0,103 0,12 9 Khoai tây 1044-1120 650-750 - - - 0,37- 0,46 0,43- 0,54 10 Cà rốt 973-1040 550-650 - 0,869-0,94 3,64-3,936 0,43- 0,78 0,5- 0,93 2. Thơng số vật lý của một số thực phẩm Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 83 2. Kích thước xyclon(m) V(m3/h) D a b F=ab d h1 h2 h3 D1 D-a 90 – 450 0,20 0,05 0,1 0,005 0,04 0,07 0,10 0,16 0,10 0,15 240 – 1050 0,30 0,075 0,15 0,0116 0,06 0,1 0,14 0,24 0,15 0,225 370 – 1800 0,40 0,10 0,20 0,02 0,08 0,135 0,185 0,32 0,20 0,30 675 – 3380 0,50 0,125 0,25 0,0375 0,1 0,17 0,23 0,40 0,25 0,875 810 – 4050 0,60 0,15 0,30 0,045 0,12 0,2 0,275 0,48 0,30 0,45 1440 – 7200 0,8 0,20 0,40 0,08 0,16 0,226 0,366 0,64 0,4 0,6 2250 – 11250 1 0,25 0,5 0,125 0,2 0,333 0,458 0,8 0,5 0,75 3240 – 16200 1,2 0,3 0,6 0,18 0,24 0,4 0,55 0,96 0,6 0,9 4400 – 22000 1,4 0,35 0,7 0,245 0,28 0,466 0,641 1,12 0,7 1,05 5750 – 28700 1,6 0,4 0,8 0,32 0,32 0,538 0,733 1,23 0,8 1,2 7290 – 36450 1,8 0,45 0,9 0,405 0,36 0,6 0,825 1,44 0,9 1,35 9000 – 45000 2 0,5 1 0,5 0,4 0,666 0,916 1,6 1 1,5 Đồ án: Sấy muối thùng quay GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thơng Lớp: DH07TP Trang 84 t (0C) P (mmHg) t (0C) P (mmHg) t (0C) P (mmHg) t (0C) P (mmHg) t (0C) P (mmHg) -20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 -1 0 +1 2 0,772 0,850 0,935 1,027 1,128 1,238 1,357 1,486 1,627 1,780 1,946 2,125 2,321 2,532 2,761 3,008 3,276 3,566 3,879 4,216 4,579 4,93 5,29 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 5,69 6,10 6,54 7,01 7,51 8,05 8,61 9,21 9,84 10,52 11,23 11,99 12,79 13,63 14,53 15,48 16,48 17,54 18,65 19,83 21,07 22,38 23,76 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 25,51 26,74 28,35 30,34 31,82 33,70 35,66 37,37 39,90 42,18 44,56 47,07 49,65 52,44 55,32 58,34 61,50 64,80 68,26 71,88 75,65 79,60 83,71 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 88,02 92,51 97,50 102,1 107,2 112,5 118,0 123,8 129,8 136,1 142,6 149,4 156,4 163,8 171,4 179,3 187,5 196,1 205,0 214,2 223,7 233,7 243,9 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 254,6 265,7 277,2 289,1 301,4 314,1 327,3 341,0 355,1 369,7 384,9 400,6 416,8 433,6 450,9 468,7 487,1 506,1 525,8 546,1 567,0 588,6 610,9 3. Áp suất hơi nước bão hịa ở -20 ÷ 940C (1mmHg = 133,3 Pa)