Đồ án Sấy muối thùng quay

Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY 1.1. TỔNG QUAN VỀ SẤY 1.1.1. Khái niệm chung Trong công nghệ hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu (làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, mức độ làm khô 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 hóa 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 có 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 có sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi 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 thông số đầu và cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất và năng lượng, từ đó 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 thông 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. Lớp: DH07TP   Trang 1 Đồ án: Sấy muối thùng quay 1.1.2. Thiết bị sấy 1.1.2.1. Phân loại thiết bị sấy  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy: - Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần. - Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, 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: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, 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 khô đều có thể điều chỉnh được vận tốc dòng 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 có 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. Lớp: DH07TP   Trang 2 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 (lò đốt, calorifer), bộ phận vận chuyển, bộ phận thu hồi bụi (nếu có), quạt , công 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 công nghệ sau thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt có kích thước nhỏ. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, tiếp xúc nhiều với tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng đều sản phẩm cao. Ngoài ra thiết bị còn làm việc với năng suất lớn. 1.1.3. Xác định các thông số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy 1.1.3.1. Nhiệm vụ của tác nhân sấy Tác nhân sấy có nhiệm vụ sau: - Gia nhiệt cho vật sấy - Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường - Bảo vệ vật sấy khỏi bị ẩm khi quá nhiệt Tùy theo phương pháp sấy, tác nhân sấy có thể thực hiện một hoặc hai trong ba nhiệm vụ nói 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 không chỉ có thể cấp nhiệt bằng bức xạ hay dẫn nhiệt hoặc kết hợp cả hai cách cấp nhiệt này. Việc dùng bơm chân không hay kết hợp bơm chân không và thiết bị ngưng kết ẩm(sấy thăng hoa), vì vậy phương pháp sấy chân không không cần tác nhân sấy. 1.1.3.2. Các loại tác nhân sấy - Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất. Dùng không khí ẩm có nhiều ưu điểm: không khí có sẵn trong tự nhiên, không độc và không làm ô nhiễm sản phẩm. Lớp: DH07TP   Trang 3 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Khói lò: sử dụng làm môi chất sấy có ưu điểm là không cần dùng calorife, phạm vi nhiệt độ rộng nhưng dùng khói lò có nhược điểm là có thể ô nhiễm sản phẩm do bụi và các chất có hại như: CO2 , SO2. - Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước: tác nhân sấy loại này dùng khi cần có độ ẩm tương đối φ cao. - Hơi quá nhiệt: dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy nổ. 1.1.3.3. Không khí ẩm - Các thông số cơ bản của không khí ẩm: + Độ ẩm tương đối là tỉ số giữa lượng hơi nước có trong không khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó ở cùng một nhiệt độ: Trong đó:  ϕ = G h G hmax  .100%= p h .100% (1.1) phs Gh , kg : lượng hơi nước trong không khí ẩm Gh max: lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm ph, N/m2 : phần áp suất hơi nước trong không khí ẩm phs, N/m2 : áp suất bão hòa hơi nước ở nhiệt độ không khí ẩm. + Độ chứa hơi là lượng hơi nước chứa trong 1kg không khí khô: G d h =G (1.2) , (kg/kgkkkhô) k ở đây: Gh , kg : lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm Ghs : lượng không khí khô Gh , Gk có thể xác định theo phương trình trạng thái của hơi nước và không khí khô theo ph , pk và p. + Entanpy của không khí ẩm được tính với 1kg không khí khô như sau: I = Ik + Ih (1.3), (kJ/kgkkkhô) Lớp: DH07TP   Trang 4 Đồ án: Sấy muối thùng quay Trong đó:  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Ik : entanpy không khí khô, Ik = Cpkt, kJ/kgkkkhô với Cpk là nhiệt dung riêng của không khí khô, có giá trị là 1,04 kJ/kgkkkhô, nhiệt độ không khí ẩm. Ih : entanpy của hơi nước có trong 1 kg không khí khô. + Nhiệt độ đọng sương (ts): nhiệt độ đọng sương của không khí ẩm là nhiệt độ của không khí bão hòa đạt được bằng cách làm lạnh không khí ẩm trong điều kiện độ chứa hơi không đổi. Khi biết nhiệt độ và độ ẩm tương đối có thể xác định nhiệt độ đọng sương. Khi bão hòa φ = 100% , ph = phs nhiệt độ không khí ẩm lúc này là ts chính là nhiệt độ bão hòa ứng với ph = phs. Vì vậy ta có thể tra bảng hơi nước bão hòa với ph ta xác định được nhiệt độ bão hòa. + Nhiệt độ nhiệt kế ướt tM : là nhiệt độ của không khi ẩm bão hòa đạt được bằng cách cho nước bốc hơi đoạn nhiệt vào không khí ẩm. Quá trình xảy ra làm cho nhiệt độ không khí ẩm giảm, độ ẩm tương đối và độ ẩm chứa hơi tăng, còn entanpy không đổi. Quá trình đạt đến trạng thái cân bằng φ = 100% thì nhiệt độ không khí ẩm là tM. Nhiệt độ này cũng chính là nhiệt độ nước. Người ta đo nhiệt độ này bằng cách lấy bông hoặc vải thô 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 không khí ẩm: Không khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng nên ta có thể xác định khối lượng riêng của nó: ρ  =  ρ  k  +  ρ h  =  P h  +  P k  =  P h  +  P P h R T R T R T R T ⎡⎛  ⎞ h k P ⎤ h k = 1 ⎢⎜ 1 − 1 ⎟ .Ph + ⎥ T ⎣⎝ Rh Rk⎠ Rk⎦ Lớp: DH07TP   Trang 5 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông =  1  ⎡⎛ ⎢⎜  1  −  ⎞ 1 ⎟ . ϕ Phs+  P ⎤ ⎥  (1.4)  (kg/m3) T ⎣⎝ Rh Rk⎠ Rk⎦ Thể tích riêng của không khí ẩm là: 1 1.1.3.4. Khói lò v = ρ (1.5) (m3/kg) Khi sử dụng khói làm môi chất sấy ta phải tính toán quá trình cháy nhằm thu được khói lò có lưu lượng, nhiệt độ, độ chứa hơi nhất định. Sơ đồ nguyên lý buồng đốt tạo khói làm môi chất sấy được biểu diễn trên hình sau: Nhiên liệu Không khí 1  2  3  Khói Không khí Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý bình đốt tạo khói 1.buồng đốt, 2.buồng lắng bụi, 3.buồng hòa trộn Trong tính toán quá trình cháy, để tạo khói làm môi 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 có thể xác định theo thành phần nhiên liệu hoặc đo trong phòng thí nghiệm. Khi biết thành phần nhiên liệu, có thể xác định nhiệt trị theo các công thức sau: ¨ Đối với nhiên liệu khí: Q  k  = 0 , 0 1( QC O.C O + QH.H  2  + Q  H S  .H S2+ Q  C H  .C H m n  ) (1 .6 ) Tr ong đó: 2 2 m n CO, H2, H2S, CmHn là thành phần thể tích của nhiên liệu. Lớp: DH07TP  Trang 6 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Q , QH S2, QC Hm n là nhiệt trị của các chất khí cháy tương ứng: QCO,H2 QH2 = 10800 kJ/m3tc QCO= 12150 kJ/m3tc Q H S3tc2 QCH4 = 35800 kJ/m3tc Q C H3tc2 6 + Tiêu hao không khí  Q C H3tc3 8 Q C H3tc4 10 Q C H3tc2 4 QC H3 6 = 86000 kJ/m3 tc Q C H3tc3 6 ¨ Tiêu hao không khí lý thuyết đối với chất khí: ⎡ n  ⎤ L ⎢ = 1,38 0,0179.CO + 0, 248.H + ∑ m + 4 C H − O ⎥  (1.7) (kg/kg nl) 0 ⎢ 2 12m n m n 2 ⎥ ⎥ ⎣ ⎦ Trong đó: CO, H2, CmHn …là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng. - Xác định theo giá trị: 1, 293.Qlv L0= 1,1. 1000 c (1.8) ¨ Tiêu hao nhiệt riêng không khí thực tế L = αT.L0 (1.9) Trong đó αT là hệ số không khí thừa trong buồng lửa. Hệ số không khí thừa α – chọn theo loại nhiên liệu và cấu tạo buồng đốt. Khi dùng khói làm môi chất sấy, nhiệt độ khói thường thấp hơn nhiều so với nhiệt độ khói ra khỏi buồng lửa vì vậy cần đưa khói qua buồng hòa trộn với không khí để đạt được nhiệt độ môi chất theo yêu cầu. Hệ số không khí thừa chung là: Lớp: DH07TP   Trang 7 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông α  =  L + ∆ L  =  αTL  0  + ∆ L L0 ∆L L0 = αT+ L0 = αT+ ∆α (1.10) Trong đó Δα là hệ số không khí thừa trong buồng hòa trộn. - Xác định hệ số không khí thừa: Hệ số không khí thừa α được xác định bằng cách chọn αT theo nhiên liệu và kiểu buồng đốt sau đó tính Δα theo quá trình hỗn hợp không khí và khói. Hệ số không khí thừa chung α tính theo khói vào buồng sấy có thể xác định theo nhiệt độ khói làm môi chất sấy. + Đối với nhiên liệu khí lvη Qvh d  + C t n l n l  ⎛ − ⎜ 1 −  ∑  0 , 0 9 n  .C H m n  ⎞ ⎟  C t k h k h α = ⎛ ⎝ 1 2 m i d + n ⎞ ⎠ − L0⎜ C t k h k h + h 0 − I 0 ⎟ ⎛  ∑  0 , 0 9 n.C H ⎝  ⎞i+  W 1 0 0 ( i'  − i  ) ⎠ ⎜ m n ⎟ h n l h h − ⎝ 1 2 m + n ⎛ ⎠ i d ⎞ (1 .1 1) L 0 ⎜ C t k h k h + h 0 − I 0 ⎟ ⎝ 1 0 0 ⎠ Lớp: DH07TP   Trang 8 Đồ án: Sấy muối thùng quay Trong đó:  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Qlvc : nhiệt trị cao của nhiên liệu ηhd: hiệu suất buồng đốt Cnl : nhiệt dung riêng của nhiên liệu tnl : nhiệt độ nhiên liệu vào buồng đốt ih: entanpy của hơi nước trong khói ' ih: entanpy của hơi ẩm trong nhiên liệu Wnl : độ ẩm của nhiên liệu khí I0 :entapy của không khí vào buồng đốt d0 : độ chứa hơi của không khí vào buồng đốt Ckh : nhiệt dung riêng của khói Tkh : nhiệt độ của khói 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 đó ta có: Δα = α – αhd (1.12) Vậy lượng không khí cần hòa 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 môi chất sấy đến vật liệu sấy nhằm đảm bảo chất lượng và thời gian sấy nhất định theo yêu cầu. Lớp: DH07TP   Trang 9 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Chế độ sấy thể hiện dưới dạng các thông số sau: nhiệt độ tác nhân sấy, hiệu nhiệt độ khô ướt Δt (hay độ ẩm tương đối φ), tốc độ môi chất sấy. 1.1.4.2. Các thông 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 có 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 không cho phép sấy ở nhiệt độ cao vì vậy nó không 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 môi 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 hóa (khoảng 600C). + Độ ẩm tương đối của không khí vào thiết bị φ1 (hay Δt1) Độ chênh lệch nhiệt độ khô ướt của môi chất vào thiết bị Δt1 tạo nên thế sấy, nó là động lực cho ẩm thoát ra từ vật ẩm vào môi trường. Thế sấy càng lớn thì tốc độ thoát ẩm càng lớn. Tuy nhiên khi tốc độ thoát 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 môi chất sấy ra khỏi thiết bị t2 Nhiệt độ này càng lớn thì tổn thất do khí thoát 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 Lớp: DH07TP   Trang 10 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông bảo đảm Δt2 = t2 – t1để duy trì quá trình truyền nhiệt giữa môi chất sấy và vật liệu sấy. t2 càng lớn thì truyền từ môi 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 thoát và tăng tổn thất nhiệt vào môi 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 môi chất sấy ra khỏi thùng sấy φ2 Thông số này cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Chọn φ2 càng lớn thì tiêu hao riêng không khí càng nhỏ. Tuy vậy, việc tăng φ2 bị hạn chế bởi độ ẩm cân bằng vật liệu tương ứng với trạng thái không 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 môi chất sấy đạt đến cân bằng, ẩm trong vật liệu không thoát ra được thẩm chí nếu tăng φ2 quá trị số φ2k sẽ xảy ra hiện tượng vật liệu hút ẩm từ môi chất sấy. Trường hợp này có 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 thoát ẩm của vật liệu sấy. Tốc độ tác nhân sấy càng lớn sự thoát 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 môi chất sấy trong hệ thống làm tăng năng lượng của quạt gió. 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. Lớp: DH07TP   Trang 11 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Căn cứ vào sự làm việc của thiết bị: + Các thiết bị sấy liên tục như: sấy hầm, sấy khí động, sấy tầng sôi, 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 không phụ thuộc vào thời gian, cụ thể là chọn trạng thái môi chất vào t1, φ1. Ngoài ra, việc chọn chế độ sấy còn 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 có 3 giai đoạn: m Giai đoạn đầu 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 680C. m Giai đoạn hai thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 640C. m Giai đoạn ba thời gian 8 giờ, nhiệt độ môi chất vào 590C. - Căn cứ vào vật liệu sấy + Các vật liệu sấy không cho phép cong, vênh, dễ nứt như gỗ, đồ gốm, men sứ…khi chọn chế độ sấy cần cả hai thông số nhiệt độ và độ ẩm tương đối (hay Δt). + Các vật liệu sấy không 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 còn nhiệt độ ra khỏi thiết bị t2 và độ ẩm tương đối φ2 chọn theo các tiêu chí riêng. Lớp: DH07TP   Trang 12 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 có 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 môi chất khá nhỏ, trường hợp này cần tăng độ ẩm tương đối của không khí. Một biện pháp có hiệu quả là phun ẩm, tức là phun nước vào không khí, nước sẽ bay hơi làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng lên. Trong hệ thống điều hòa không khí người ta sử dụng rộng rãi phương pháp này. - Hồi lưu một phần khí thải Khí thải của hệ thống sấy có độ ẩm tương đối φ cao. Sử dụng hồi lưu là lấy một phần khí thải hòa trộn với không khí mới đưa vào hệ thống. Điểm hòa trộn có thể đặt trước hoặc sau calorife và thường đặt ở đầu hút của quạt gió. Làm như vậy có thể tăng độ ẩm tương đối của môi chất sấy vào hệ thống, đồng thời có thể tiết kiệm nhiệt. Sử dụng hồi lưu có 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 hòa trộn (hệ số hồi lưu). I - Sử dụng nhiệt trung gian Gia nhiệt trung gian là gia nhiệt thêm cho môi chất trong buồng sấy. Nhược điểm lớn nhất của thiết bị sấy buồng là nhiệt độ môi chất giảm dần theo chiều chuyển động của môi chất trong khi đó vật liệu đứng yên nên sản phẩm khô không đều. Để khắc  0  d0  d2’  d2  x phục nhược điểm này có thể sử Hình1.2. quá trình sấy có gia nhiệt trung Lớp: DH07TP  i Trang 13 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông dụng gia nhiệt trung gian. Muốn vậy buồng sấy cần chia ra nhiều phần, môi chất sấy ra mỗi phần được gia nhiệt bổ sung làm cho nhiệt độ tăng lên, nhiệt độ môi chất trong buồng sấy sẽ đều hơn. Ở hình sấy có 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 mô hình toán học có thể giải được một cách đơn giản, A. V. Lư – cốp đã bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ ẩm. Do đó phương trình dẫn chất có dạng: ∂u ∂τ  = am  ∂2u ∂x2  (1.14) Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi ta coi dòng ẩm trên bề mặt qm = const. Thời gian trong giai đoạn này được tính như sau: τ  1  =  ω1− ωk N  (1 .1 5 ) 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: ω ω τ 2 =1.ln k − cb (1.16) ω ω k Ở đây k gọi là hệ số sấy, k = X.N, với x  = 2 − cb 1  gọi là hệ số sấy tương đối. Thời gian sấy tổng cộng là: ωk− ωc b Lớp: DH07TP   Trang 14 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông τ ω ω =1 cb − 1[1 ln( ω ω  ) ] N . 2 cbX  (1.17),( h) Từ công 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 không 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. Philônhencô Philônhencô đã nghiện cứu nhiều đường cong sấy khác nhau, ông đã phát hiện ra rằng các đừng cong sấy có thể biểu điển bằng một đường cong duy nhất nếu lấy một trục là tốc độ sấy d / d và trục kia là tốc độ dẫn suất: ϕ =1.dω (1.18) N d τ Tốc độ sấy dẫn suất φ được xác định bằng thực nghiệm có dạng: ϕ =  (ω ω cb  )m  (1.19) A B(ω ω cb )m Các hệ số A, B, m phụ thuộc vào vật liệu và chế độ sấy. Khi m = 1 thì thời gian sấy có thể xác định bằng công thức: 1.dω  ω ω = . cb N dτ A B(ω ωcb) dτ  =  1  ⎛ ⎜  A  ⎞ + B d ω 1  ⎡ N ⎝ ω ωcb ω ω  − ⎠  ⎤ τ ω ω = ⎢ A.ln 1 cb + B ( 1 − cb ) ⎥ (1.20) ( ) Lớp: DH07TP N ⎣ ω2− ωcb ⎦  Trang 15 Đồ án: Sấy muối thùng quay Đối với tấm phẳng nói chung :  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông ϕ  =  ω0− ωcb 28, 5 + 0, 73(ω0− ωcb)  (1.21) Ở đây ω0 là độ ẩm tuyệt đối. Vậy ta có: ⎡  ω  − ω  ⎤ τ = 1 ⎢ 28, 5.ln 01 cb + 0, 73(ω 01 − ω cb ) ⎥ (1.22) N ⎣ ω02− ωcb ⎦ 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. Đôcuchaef Phương pháp này đã coi phương trình dẫn ẩm như phương trình thấm. Từ đó ta có mối quan hệ giữa độ ẩm và thời gian sấy: ω = ω  1  −  τ A + Bτ  (1 .2 3) Trong đó: A, B phụ thuộc vào vật liệu sấy và chế độ sấy. Từ đó có thể xác định thời gian sấy theo công thức: ω ω A( τ = − 1 − ) (1.24) 1 1.1.6. Cấu trúc hệ thống sấy ω ω B ( 1 − )  , (h) 1.1.6.1. Các bộ phận cơ bản của hệ thống sấy Hệ thống sấy bao gồm các bộ phận sau: - Buồng sấy Lớp: DH07TP  Trang 16 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô 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 có dạng khác nhau. Ví dụ thiết bị sấy nguồn, bộ phận buồng sấy có thể nhỏ như một cái tủ, có thể lớn như một căn phòng. Trong thiết bị sấy hầm, buồng sấy là một buồng có 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, có 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, có 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 không khí, chất tải nhiệt là hơi nước thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – khói. - Bộ phận thông gió và tải ẩm Bộ phận này có nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào môi trường. Khi sấy bức xạ việc thông gió còn có nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt. Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng môi chất đối lưu ( tự nhiên hay cưỡng bức) để tải ẩm. Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thông gió tốt hơn trên bề mặt vật liệu để ẩm thoát ra từ vật được môi chất mang đi dễ dàng. Khi thông gió cưỡng bức bộ phận này gồm: các quạt gió, các đường ống dẫn cấp gió vào buồng sấy, đường hồi (nếu có), ống thoát khí…. Các thiết bị sấy chân không, việc thải ẩm dùng bơm chân không hoặc kết hợp với các bình ngưng ẩm (sấy thăng hoa). - Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm Lớp: DH07TP   Trang 17 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 goòng. Việc đẩy xe vào và lấy ra có thể bằng thủ công 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 vòi 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 có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi chất sấy tại các vị trí cần thiết t1, φ1, t2, φ2 … đo nhiệt độ khói lò. Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm môi 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 công suất nhỏ Hệ thống này thường có 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 có điều kiển tự động nhiệt độ môi chất sấy. Vật liệu sấy thường đặt trên các khay đưa vào buồng sấy bằng thủ công và đặt trên các giá đỡ trong buồng. Loại thiết bị này có thể sấy nhiều loại sản phẩm khác nhau. - Hệ thống sấy công suất lớn Hệ thống này có 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 khói, bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm… Trong dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm, hệ thống sấy được bố trí trong một phân xưởng sơ chế nguyên liệu hay thành phẩm. Có một số xí nghiệp, hệ thống sấy là hệ thống chính, ví dụ xí nghiệp sản xuất cà phê hạt bao gồm các công đoạn như sau: sát ướt ( quả cà phê đem chà sát, rửa sạch lấy hạt), Lớp: DH07TP   Trang 18 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông hong và sấy. Ở đây hệ thống sấy là chính. Sản phẩm là cà phê hạt đóng bao. Trong các xí nghiệp sản xuất rau quả khô, 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 tròn. Trong đó có 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 vòng/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 đó thùng sấy quay tròn , 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 còn tác nhân sấy đi qua xyclon để thu hồi vật liệu cuốn theo còn khí thải được thải ra môi trường. Để góp 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. Lớp: DH07TP   Trang 19 Đồ án: Sấy muối thùng quay 1.2.2. Nguyên lý làm việc  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Thùng được thiết kế nằm nghiêng một góc 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 ngoài. 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 khô 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 có 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 có 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 không bai theo khí thoát quá nhiều. Trong hệ thống sấy thùng quay thường không sử dụng tái tuần hoàng khí thai vì trong khí thải có bụi. Nếu tần hoàng 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 thông số sau: - Chọn tác nhân sấy là không khí. - Chọn calorife khí – hơi. - Chọn vật liệu sấy là muối. - Chọn thiết bị làm việc. - Chọn hệ thống cánh đảo. Lớp: DH07TP   Trang 20 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 còn gọi đơn giản là muối (tuy rằng theo đúng thuật ngữ khoa học thì không phải muối nào cũng là muối ăn) là một khoáng chất, được con người sử dụng như một thứ gia vị cho vào thức ăn. Có rất nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối iốt. Đó là một chất rắn có dạng tinh thể, có màu từ trắng tới có vết của màu hồng hay xám rất nhạt, thu được từ nước biển hay các mỏ muối. Muối thu được từ nước biển có các tinh thể nhỏ hoặc lớn hơn muối mỏ. Trong tự nhiên, muối ăn bao gồm chủ yếu là clorua natri (NaCl), nhưng cũng có một ít các khoáng chất khác (khoáng chất vi lượng). Muối ăn thu từ muối mỏ có thể có màu xám hơn vì dấu vết của các khoáng 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 có trong tinh thể muối bằng cách là sấy muối đến độ ẩm thích hợp có nhiều phương pháp sấy ở đây ta chọn phương pháp sấy thùng quay để sấy muối. Lớp: DH07TP   Trang 21 Đồ án: Sấy muối thùng quay 1.3.2. Quy trình sản xuất muối ăn  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Nước biển Xử lý Cô đặc Sấy khô Bao gói Muối thành phẩm 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 khói lò - Khói lò: dùng làm tác nhân sấy có ưu điểm là phạm vi hoạt động rộng từ hàng chục độ đến trên 10000C, không cần calorife. Tuy vậy khói chỉ dùng cho các vật liệu không sợ ô nhiễm như: gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ. Đây là tác nhân chính của đồ án sấy muối thùng quay bằng khói lò. Đồng thời khói lò cũng mang tính chất là chất tải nhiệ cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy giúp cho vật liệu liệu sấy thoát ẩm ra khỏi vật liệu ẩm. Lớp: DH07TP   Trang 22 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông PHẤN 2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY 2.1. YÊU CẦU CÙA QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN 2.1.1. Đầu đề ( nhiệm vụ thiết kế ) Tính toán máy sấy thùng quay để sấy muối ăn năng suất 6 kg/s 2.1.2. Dữ kiện ban đầu tính toán - 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 khói lò đốt khí thiên nhiên - Nhiệt độ khói lò: + vào máy sấy t1 = 2000C + ra khỏi máy sấy t2 = 700C - Mất mát nhiệt ra môi trường xung quanh tính theo 1kg ẩm bay hơi qm = 22,6 kJ/kg - Thông số không 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 toán - Xác định các thông số của khói lò đưa vào máy sấy - Xác định các thông số của tác nhân sấy và tiêu hao nhiệt cho sấy - Xác định kích thước cơ bản của thùng sấy - Tính toán khí 2.1.4. Mục đích tính toán nhiệt Xác định tiêu hao không khí dùng cho quá trình sấy L, (kg/h) và tiêu hao nhiệt Q, (kJ/h). Trên cơ sở tính toán nhiệt xác định các kích thước cơ bản của Lớp: DH07TP   Trang 23 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy thùng quay Khí thải 4 Nhiên liệu  1  5  2 3 12  11  10 Không khí 6 Không khí 7 8 9 Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý sấy thùng quay 1: thùng chứa nguyên liệu, 2: máy cấp nguyên liệu, 3: thùng quay, 4: lò đốt nhiên liệu, 5: buồng trộn, 6,7: bơm không khí, 8: thùng chứa trung gian, 9: băng tải, 10: xiclo, 11: máy hút hơi, 12: bánh răng. Lớp: DH07TP   Trang 24 Đồ án: Sấy muối thùng quay 2.2.2. Sơ đồ yêu cầu tính toán  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Tính hệ số dư không khí và entanpy tác nhân sấy Xác định thông 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 Đúng Tính toán thời gian lưu của vật liệu trong máy sấy thùng quay Đúng Kiểm tra khả năng làm việc của tang quay cuốn hạt Đúng Kết thúc  Sai Sai Sai Lớp: DH07TP  Hình 2.2. Sơ đồ yêu cầu tính toán  Trang 25 Đồ án: Sấy muối thùng quay 2.2.3. Tiêu hao không khí  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Khí vào L, t0, x0,I0  qs  θ1, w1, G1 L, t0, x0,I0 q = qs+qb L, t2, x2,I2  qb  Khí ra L, t2, x2,I2 θ2, w2, G2 Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy đối lưu Tiêu hao riêng không khí lý thuyết tiêu hao cho quá trình sấy tiêu hao cho 1kg nguyên liệu. - Đối với nhiên liệu là khí: n L = 1, 38(0, 0179CO + 0, 248 H + ∑ m + 4 C H ) 0 2 ( .1) trang 163 [15] 12m n m n Trong đó: CO, H2, CmHn… là thành phần nhiên liệu tính theo khối lượng. Dựa vào thành phần khí đốt thiên nhiên Việt Nam ta có thành phần nhiên liệu theo khối lượng như sau: 85% mêtan (CH4), 10% êtan (C2H6), 2,5% H2, 1% CO, 1,5% N2. Khi đó: L0=  138(0,0179.0,01 0,248.0,025  +  1+ 4 4  .0,85  +  2 + 6 4  kg kg .0,1) 17,15( / ) Lớp: DH07TP 12 4 12.2 6  Trang 26 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Khí  Bảng2.1: Trị số hiệu ứng nhiệt đốt cháy của các chất khí: Phản ứng Hiệu ứng nhiệt phản ứng KJ/m3 H2 CO CH4 C2H2 C2H4 H2 + 0,5O2 = H2O CO + 0,5O2 = CO2 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O C2H2 + 2,5O2 = 2CO2 + H2O C2H4 + 3O2 = 2CO2 + 2H2O 10810 12680 35741 58052 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 ∑ C H M. T ρT= m n vo i . o To+ iT  (X.2) trang 263 [15] Trong đó: Mi khối lượng mol của nhiên liệu, kmol/kg ρT= (0,85.16 0,1.30 0,025.2 0,01.28 0,015.28)273=0,7096(kg m/3) 22,4(273 25) - 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) Lớp: DH07TP  Trang 27 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Phương trình cân bằng vật chất 1 + L0 = Lc.г +9n.C H m n ∑12m 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)] ic. г + [αL0I0 + 9n.C H m n trang 264 [15] Ta chọn: Hiệu suất buồng đốt 95% => η = 0,95 ∑12m n ] ip (X.5) Lấy: Nhiệt dung riêng của nhiên liệu CT = 1,006 kJ/kg0K Nhiệt dung riêng của của không khí khô 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 Không khí có 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/kgkkkhô Entanpi I0 = 64,79 kJ/kgkk = 15,5 kcal/kgkkkhô Trong đó: ip = r0 + Cp.tp với r0 = 2500 kJ/kg - Giải phương trình (X.4) và (X.5) ta được: Qη + C t  Γ  (1− ∑  9n  .C H ) − i ∑  9n  .C H α = T T − ic. 12m n m n p 12m n m n (2.6) ( Γ + i xp.0+ I0) L i0c. - Tính hàm lượng sau khi cháy tạo ra hơi: 0,85.16.273 CH 4=22, 4.0, 722(273 25)= 0,1.30.273 0, 77 C H 2 6=22, 4.0, 722(273 25)= 0,17 Lớp: DH07TP   Trang 28 Đồ án: Sấy muối thùng quay 0, 025.2.273  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông H2= 22, 4.0, 722(273 25)=0, 0028 - Lượng ẩm thoát ra khi cháy 1kg nhiên liệu: nC H9.6 9.  9.2 ∑m n m n  =9.4 .0,77 + .0,17 + .0,0028 2,064 12 12.1 4 12.2 6 12.0 2 -  trộn:  + Hệ số không khí dư sau buồng hòa α = 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 = 13,99 - Công thức tính khối lượng riêng của khói lò(khô) khi cháy 1kg nhiên liệu và khi pha loãng khói lò bằng không khí đến nhiệt độ 2000C là: G  1 α L − ∑  9n .C H c Γ 0 + 12m n m n  (X.7) trang 264 [15] . Gc.г = 1 + 13,99.17,15 – 2,064 = 238,86 (kg/kg) - Công thức tính khối lượng riêng của hơi nước trong hỗn hợp khí khi đốt cháy 1kg nhiên liệu: Gp =  ∑  9 12m nn+.C Hmn  + α x L 0 0 (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): x1= Gp/ Gc.Γ=5, 9 / 238,86 0, 025( / ) - Entanpy khí khi vào máy sấy: I  1  = Q η + c t T T + α L I 0 0  (X.9) trang 264 [15] Gc.Γ I1= 52362, 74 .0,95 1, 006.25 13,99.17,15.64, 79=273, 44 ( kJ/kg) Lớp: DH07TP 238,86  Trang 29 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Vì hệ số α lớn cho nên tính chất vật lý hỗn hợp khí dùng làm tác nhân sấy thực tế không khác so với tính chất vật lý của không khí cho nên ta có thể sử dụng trạng thái không khí ẩm trong tính toán (tức là đồ thị I – x có thể dùng cho quá trình tính toán). 2.2.4. Xác định thông 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 công thức: W  = G  2 ω1− ω2 100 − ω1 5 0, 2  = G 1 ω1− ω2 100 − ω2  (X.10) trang 265 [15] W = 6. − 100 5 = 0, 3032 (kg/s) - Lượng ẩm bốc hơi trong một giờ G2 = 21600 – 1091,52 = 20508,48 (kg/h) Trong đó G1, G2 tính cho cả mẻ sấy. Trong mẻ sấy có thể chia ra nhiều giai đoạn. Mỗi giai đoạn có chế độ sấy khác nhau, vì vậy cần tính toán 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 phòng sấy: Δ = cθ1 + qm – (qT + qM + qp) (X.11) trang 264[15] Trong đó: 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 lò kJ/kg.0K, 0,8 kJ/kg.0K θ2: độ ẩm vật liệu khi ra khỏi máy sấy, θ2 = 520C Lớp: DH07TP   Trang 30 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 phòng sấy: 6.0,8(52 20) ∆ = 4,17.20 − 0, 3032 − 22, 6 = −445, 796 - 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 I Từ giá trị I1 ta xác định được 1 điểm trên I và kéo dài I1theo đường I, tiếp theo từ giá trị x2 ta xác định được 1 điểm trên x khi đó ta kéo dài x1sẽ 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. I1  x1  θ2  x Lớp: DH07TP  Hình 2.4. cách xác định θ2 Trang 31 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Đồ thị I – x của không khí ẩm Hình 2.5. đồ thị I – x của không khí ẩm ở B = 760 mmHg Giả sử x = 0,1 kgẩm/kgkkkhô, khi đó: I = 273,44 – 445,796(0,1 – 0,025) = 240,005 (kJ/kgkkkhô) 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 đó từ đồ thị I – x ta có x2 = 0,085, I2 = 236 kJ/kgkkkhô. - Tiêu hao của khí khô 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 không khí khô 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) Lớp: DH07TP   Trang 32 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - 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 thông số cơ bản của phương pháp sấy thùng quay - Thể tích không gian sấy V: V = Vc + Vp Vp : thể tích không gian cần thiết để đun nóng vật liệu ẩm đến nhiệt độ bốc hơi ẩm mạnh (nhiệt độ đó là kế ẩm của tác nhân sấy). Vc: thể tích cần thiết cho quá trình bốc hơi ẩm. - Thể tích không gian sấy của thùng sấy được tính theo công 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 toán 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 công thức: βv= 1,62.10-2 ωρ (  cp ) β 0,9n0,7 0,54 Ρ  0  (X.17) trang 165 [15] c ρcp( P0− p ) 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 công thức trên ta có thể chọn: ωρcp = 0,6 – 1,8 kg/m2.s, n = 1,5 – 5,0 vòng/phút, β = 10 – 15%. Tốc độ làm việc của tác nhân sấy trong thùng sấy được tính dựa vào : Lớp: DH07TP   Trang 33 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 có kích thước thường từ 0,2 đến 5mm, và khối lượng rót 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 rót 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 không khí ở nhiệt độ đó là: M T  29  273  3 kg m cp . 0 . 0,866( / ) ρ = v T t= = 0 0 + 22,4 273 135 Khi đó ωρcp = 2,1.0,866 = 1,82 (kg/m2.s) Tần suất quay của thùng quay không vượt quá 5÷ 8 vòng/phút, ta thừa nhận n = 5 vòng/phút. 1  2  3  4 Hình 2.5. Cấu tạo bên trong của thùng sấy dựa vào hệ số điền đầy β (%) Lớp: DH07TP   Trang 34 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 công thức: x M P ( /B) p =1/M.+ 0 /B ( .18) trang 166 [15] - Áp suất riêng phần của hơi nước khi vào máy sấy: (0,025 /18)105 1 p = 1/ 29 0,025 /18= 3872(Pa) - Áp suất riêng phần của hơi khi ra máy sấy: (0, 085 / 18)105 p2= - Áp suất trung bình: 1 / 29 0, 085 / 18 = 12045( Pa ) p = (p1 + p2)/2 = (3872 + 12045)/2 =7958,5(Pa) - Hệ số thể tích cấp khối tính bằng: 1,8 .5 12 100,90,7 0,54 5 −2− 1 βv 1,62.10 5 1.0,866(10 − 7958,5) = 0, 41(s ) - Động lực truyền khối trung bình: ∆x'cp=  x  ' σ  ∆x'  ' x  M  =  ∆P M cp B T + t  ( .19) trang 166 [15] ln ' σ 0 P vo0T cp ∆xM 0 Δx’σ = x*l + x’lđộng lực truyền khối ở đầu quá trình sấy (kg/m3) Lớp: DH07TP  Trang 35 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Δx’M = x*2 + x’2động 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): ∆ P − ∆ P ∆ P cp = σ ln( ∆ P σ M / ∆ P M ) ( .20) trang 166 [15] ΔPσ = p*1 – p1: động lực đầu quá trình sấy, Pa ΔPM = p*2 – p2 : động lực cuối quá trình sấy, Pa * p1,  * p2: áp suất hơi bão hòa 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 t và nhiệt độ . Dựa vào độ thị I – x ta xác định được tM= 520C ,2  0 51MtC M1 tM2 1 dựa vào bảng áp suất hơi nước bão ở nhiệt độ từ 20 – 1000C ta được p1*= Pa p*2=12957( Pa ) 13610( ), ∆Pcp= (13610 4006) (12957 12045)=3692( Pa) - Động lực truyền khối: 13610 4006 ln 12957 12045 3692.18 ' ∆xcp= 5 273 135 = 3 0, 01985( / ) 10 .22, 4273 - Thể tích cần thiết cho quá trình bốc hơi ẩm: Vc= 0, 3032 / 0, 41.0, 01985 37, 26(m3) - Thể tích của không gian sấy gia nhiệt cho vật liệu ẩm: Vp = Qp/KvΔtcp (X.21) trang 166 [15] Lớp: DH07TP  Trang 36 Đồ án: Sấy muối thùng quay Trong đó:  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Qp : tiêu hao nhiệt trong quá trình sấy đến nhiệt độM1 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): = G c t −θ + W c t − θ  t (kW) Q p ( k M M1 1 ) ( B B M1 1 ) ( .22) t rang 166 [15] = kW ) Qp= 6.0, 8(52 20) 0, 3032.4,17(52 20) 194, 06( - Hệ số truyền nhiệt tính theo thể tích (kW/m3.K ): Kv= 16.( w  ρ  cp  β 0,9 0,7.0,54 ) .n  ( .23) trang 166 [15] =  0 ,9 0 ,7 0 ,54=  3 0  3 kW m K Kv Trong đó: 16.1, 8 .5 .12 321( / . K ) = 0, 321( / . ) Δtcp: hiệu số nhiệt trung bình.  t . tx: nhiệt độ tác nhân sấy phải gia nhiệt để vật liệu đạt nhiệt độM1 Qp = Lc.г(1 + x1).cг.(t1 – tx) (X.24) trang 166 [15] 194, 06 5,13(1 0, 025)1, 004(200 − tx) Nhiệt độ tác nhân sấy: tx = 1630C - Hiệu số nhiệt độ tác nhân sấy: ∆ =  t  cp  (t 1 − θ1  ) (t − t x M 1 2  )  ( .25) trang 166 [15] Lớp: DH07TP   Trang 37 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông − tcp (200 20) (163 52)=162, 40C 2 - Thể tích của không gian sấy gia nhiệt cho vật liệu ẩm: Vp = 194,06/0,321.162,4 = 3,72 (m3) - Thể tích không gian sấy: V = 37,26 + 3,723 = 40,98 (m3) Dựa vào ứng suất thể tích Av (kg/m3.h). Ta có thể xác định không gian sấy theo công 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 đó thể tích không gian sấy: V = 151,6 (m3) Ở nhiệt độ t1= 2000C, t2 = 150 – 2000C, Av = 7,2 (kg/m3.h) Khi đó thể tích không gian sấy: V = 151,5 (m3) Thể tích không gian sấy không 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 thông số sau: thể tích không 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. Lớp: DH07TP   Trang 38 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Bảng 2.3. Đặc trưng cơ bản của máy sấy thùng quay Mã của máy Thông số 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 không gian sấy 14,1 30,5 45,6 53,2 74,0 86,2 Số ô Tần số quay của thùng 25 5 28 5 28 5 28 5 51 5 51 5 Công 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) Qv= G C tkv(M1− tvl) trang  35 [8] - Trong đó 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) Cv= 1, 006(1 0, 002) 4,18.0, 002 1, 012348( /  kJ kg K ) Qv = 6.1,012348(51 – 25) =158 (kJ/s) 0 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: Lớp: DH07TP   Trang 39 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 đó: t2: nhiệt độ tác nhân sấy khi ra khỏi thiết bị sấy r: ẩn nhiệt hóa 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) À 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: =  Qhi  =  783  = 0,614 (5.55) trang 70 [9] ηtQ 1274,95 - Lượng nhiệt cần thiết mà calofire sưởi phải cung cấp I − I q =x1 0 (5.27) trang 121 [7] 2 − x1 = 273, 44 – 64, 79=3477,5( / ) 0, 085 – 0, 025 - Nhiệt lượng riêng hữu ích (nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm trong vật liệu: Lớp: DH07TP   Trang 40 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông q0= 2500 1, 842(2  t − tvl) (5.28) trang 121 [7] q0= 2500 1,842(70 25) = 2582,89( / ) - Hiệu suất nhiệt thực tế của thiết bị sấy: q t 0 (5.29) trang 121 [7] η =q = 2582,89=0,74 3477,5 - Hiệu suất nhiệt lý thuyết của thiết bị sấy: t − t ηo= 1 2 t − t (5.30) trang 121 [7] 1 0 = 200 70=0, 743 - Xác định tốc độ khí: 200 25 wD = vr/0,785d2 (X.27) trang 167 [15] - Tiêu hao thể tích của tác nhân sấy ẩm lúc ra khỏi thùng quay: vr=  c  . L v.0  (T0+ tcp) ⎛ 1 ⎜  +  xcp⎞ ⎟  ( .28) trang 167 [15] Trong đó: T 0 ⎝ Mc.ΓMB ⎠ xcp: hàm ẩm trung bình của tác nhân không khí khô (kg/kgkkkhô) (273 135) 1⎛ 0,06 ⎞ vr = 5,053.22, 4 ⎜ + ⎟ = 3 m s 6,5( / ) - Tốc độ khí: 273 ⎝ 29 18 ⎠ Lớp: DH07TP  ωD = 6,5/0,3032.2,82 = 2,73 (m3/s)  Trang 41 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Ta có: 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: G τ =GK+M ( / 2) - Vật liệu có trong máy sấy ( .29) trang 168 [15] GM = VβρM (X.30)Trang 168 [15] GM = 86,2.0,12.1200 = 12412,8 (kg) - Thời gian lưu trung bình: 12412,8 τ = 6 (0,3032 / 2) = h 2018( ) 0,56( ) - Góc nghiêng của thùng quay: α'  ⎛ 30 l = ⎜  ω + 0, 007.  ⎞ 180 D ⎟  ( .31)  trang 168 [15] ⎝ dnτ α'= ⎛  30.14 ⎠ π  ⎞ 180 ⎜ 2,8.5.2018 + 0, 007.2, 73 ⎟ 3,14 = 1,950 ⎝ ⎠ Giá trị α’ nhỏ hơn 0,50 số vòng quay giảm tốc độ được tính toán lại từ đầu. Ở đây α’ = 1,95 > 0,5 kết quả tính toán chấp nhận. - Tốc độ cuốn của hạt rất nhỏ và được tính như sau: w CB  =  µcp  ⎛ ⎜  A r  ⎞ ⎟  ( .32) trang 168 [15] d ρcp⎝ 18 0, 575 Ar⎠ Lớp: DH07TP   Trang 42 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông ρcp: độ nhớt tác nhân sấy ở nhiệt độ trung bình d: đường kính vật liệu (m) Ar = d3.ρϤ.ρcp.g/ µcp2 : chuẩn số ascimet ρϤ: mật độ hạt (1500 kg/m3) - Mật độ trung bình tác nhân sấy: ρ  =  ⎡  − +  ⎤  T  trang cp MCB( p0p) M pp ⎦ 5 + v p T t ⎤ 0 0 ( cp ) ( .33) 273 168 [15]  3 ρcp= ⎡29(10 − 8025,5) 18.8025,5 3 3 5 22, 4.10 .(273 135) = 0,84( / ) (1.10 ) .1500.0, 84.9, 8=1, 83.104 Ar = - Tốc độ cuốn wCB: − ⎛ −5 2 (2, 6.10 )  4  ⎞ w = 2, 6.10 3 5 ⎜ 1, 83.10 ⎟⎟ = 5, 91( m s/ ) C B 1.10 0, 84 18 0, 575. 1, 83.10 4 ⎠ Tốc độ làm việc của tác nhân sấy trong máy sấy ωD = 2,73(m/s) còn tốc độ cuốn wCB = 5,91(m/s). Ta thấy ωD = 2,73(m/s) < wCB = 5,91(m/s) quá trình tính toán đạt yêu cầu. 2.2.6. Thời gian sấy - Theo phương pháp truyền ẩm: W Α = τ .V  (kg/m3  .h) (7.2) trang 79 [10] Lớp: DH07TP   Trang 43 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 có thể tính theo công thức sau: G .τ V = g βv. (7.3) trang 79 [10] Ở đây: G : khối lượng vật liệu sấy (kg/h) ; τ: thời gian sấy (h) ; gv: khối lượng riêng của muối ta chọn gv =1200 (kg/m3) theo bảng thông số vật của một số thực phẩm (phụ lục), β: hệ số điền đầy 12% = 0,12. Thế (7.2) vào (7.3) ta có thời gian sấy: τ =  . . W g βv .  =  1091, 52.1200.0,12=0, 954 8.21600  ( ) - Thể tích thùng sấy là: V = 21600.0, 954=143 ( m3) 1200.0,12 - Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép: 23.5 t h = 2.218 4.343lnτ + 0.37 0.63.ω tb (10.11) trang 210 [9] - Độ ẩm trung bình 1 ( ) ( ) [ ] 1 2 0,5(0.05 0.002) 0, 024 10.10 trang 210 9 ωtb=2ω ω = th= 2, 218 4,343ln 0,954 +  23,5 0,37 0.63.0, 024  = 63, 440C Lớp: DH07TP   Trang 44 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Chiều dài và đường kính ngoài của thùng sấy: Tỉ số chiều dài và đường kính ngoài thùng sấy thường nằm trong khoảng: L D=3, 5 − 7 (7.1) trang 77 [10] Ở đây ta chọn tỉ số : T  L D=4 T - Đường kính thùng sấy có thể tính theo công thức: = π  2 D L . .  4 . .  D3 V T 4 = 4 T tr a n g 8 4 [1 0 ] À  DT=3  4.V 4.3,14  =3  143=3,57 ( ) 3,14 Chọn đường kính theo tiêu chuẩn là 3,5 (m) Vậy chiều dài thùng sấy: L = 3,5.4 =14 (m) - Công suất để quay thùng sấy: N  =  ρ σ 0,0013. . . . .3Vn  ( W) 4 118  trang  138 [10] σ: hệ số công 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 vòng quay của thùng (vòng/phút) n = 5 (vòng/phút) N =0,0013.(3,5)3.14.1200.5.0,071 = 332,4 (kW) Lớp: DH07TP  Trang 45 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 2.2.7. Tính toán nhiệt thùng sấy t(0C) tf1 tw1 α1tw2α2 tw3 tw4 0 δ1δ2δ3 Hình 2.6. Sơ đồ tính toán hệ thống truyền nhiệt - Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi. Nhiệt dung riêng của muối với độ ẩm ω2:  tf2  x CV  = CV K(1 − ω2) + Ca.ω2 7.40 trang 141 [7] CVK : nhiệt dung riêng của vật liệu khô (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: q  V  =  ( G C2t V V W  2  − t  V 1  )  (1 .9 )  tra n g  1 3 5 [9 ] Lớp: DH07TP   Trang 46 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông tV1 tV2 tV2 tV2  : nhiệt độ vật liệu sấy vào thiết bị là nhiệt đô t0 (0C) : nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi thiết bị sấy (0C) = t2 – 8 7.19 trang 135 [4] = 70 – 8 = 620C − 20508, 48 .1, 455(62 25) qV= 1091, 52 = 1011, 5 (kJ/kgẩm) - Cân bằng năng lượng Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh Qmt : + Tiết diện tự do của thùng sấy (  )  2 Ftd= 1 − β π .D 4 ( )  2 F td = 1 0,12 3,14.(3,5) 4 = m2 8,46 ( ) 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) Lớp: DH07TP   Trang 47 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 không khí ẩm ở 1kg không khí khô 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: V w L T = = Ftd  5, 2 8, 4 6  = 0, 6 1 5( m s/ ) Giả thiết tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực wT =0,53 (m/s) - Vận tốc sấy thực tế là: w  V TTtb TT=F=  4,525  = 0, 409  ( / ) td 11,053 - Tốc độ tác nhân sấy trong quá trình sấy thực phải thỏa mãn: ε =  w  TT  − w  T  =  0, 479 0,53 .100 9,6 10< wT 0,53 Vậy wT = 0,53 (m/s) theo giả sử được chấp nhận. - Nhiệt độ dịch thể nóng (tn): Lớp: DH07TP  Trang 48 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 đó 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 Crôm Niken (12XH3) có 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 dòng nhiệt trao đổi đối lưu q1: q1= α1(tn – tw1) = 8,36(135 - 134) = 8,36 (W/m2) - Nhiệt độ vách ngoài của thùng sấy (tw2): t = t - q  δ1  7.43 trang 143 [7] w2 tw2 w1 1 l 1 = 134 8, 36  10−2 36.1  = 133, 9970C - Mật độ dòng nhiệt truyền qua bề dầy thùng(q2): q  l1  (t  − t  ) 7.43 trang 143 [7] 2=δ 1 w1 w2 Lớp: DH07TP   Trang 49 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông q  2 36,1 (134 133,997) 10,83 ( /2) = −2 10 Chọn lớp cách nhiệt là bông thủy tinh ( λ2 = 0,0372(W/m.K)) có độ dầy δ2 = 100(mm) trang 228 [9]. t  = t  − q  δ  2  = 133, 997 10,83  0,1  ≈ 104,880C w3 w 2 2 l 2 0, 0372 - Mật độ dong nhiệt truyền qua lớp cách nhiệt (q3): q  l  t  − t  =  0,0372  2 3=δ 2( 2 w2 w3 ) 0,1 (133,997 104,88) 10,83( /W m ) - Chuẩn số Grashoff (Gr): g . . .l3∆ t Trong đó : G r = v 2 ( .39) trang 13 [11] 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) 1  1  1  − 3 β = =T t273 25 273==3,36.10 (1/ ) 0 + Δt : độ chênh lệch nhiệt độ vách ngoài và môi trường Δt = 104,88 – 25 = 79,880C g : gia tốc trọng trường (g =9,81(m2/s)) v : độ nhớt đông học ở 250C (v = 1,53.10-5(m2/s)) Lớp: DH07TP  Trang 50 Đồ án: Sấy muối thùng quay  3  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 3 9, 81.3, 36.10 .(3, 52) .79, 88=49, 06.1010 Gr = - Chuẫn số Nusselt 5 2 (1, 53.10 ) 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): Nu.l α = 2 D N 2 trang 136 [12] λ2: hệ số dẫn nhiệt của không khí (W/m2.K) λ2 = 0,0263(W/m2.K) ở 250C tra ở phụ luc 1 trang 130 [10] DN : đường kính ngoài của thùng (m) 2 α2= 3,93.10 .0,0263 ≈ 2,94 (W / m .K)2 3,52 - Mật độ dòng nhiệt truyền vào không khí(q4): q4= α2(tw3 – t0) q4 = 2,94(104,88 – 25) ≈ 234,85(W/m2) Bên ngoài lớp cách nhiệt được bao bọc bởi lớp thiếc có bề dày 1mm với bề dày xem như truyền nhiệt cũng như thất thoát nhiệt qua lớp thiếc là không đáng kể có thể bỏ qua. - Sai số: η = q 4 − q1100 = 234,85 8,36  100 96,44 q4 η = 97,7 > 5 loại 234,85 Lớp: DH07TP  Trang 51 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Xem xét tỉ số đường kính ngoài 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: k  =  3 kW m K 0,321( / . ) - Mật độ dòng 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) t  '  q = tw1 − =135 −  35,31  = 131,05  (0C) w1 α 1 8,95 Vậy sai số so với lần đầu η = 1,02 < 5 sai số chấp nhận - Diện tích xung quanh thùng sấy: 2π Dtb F = π .D Ltb. + 4 - Đường kính trung bình của thùng sấy: Dtb = 0,5(DN + DT) = 0,5(3,52 + 3,5) = 3,51 m 2.3,14.3,51 F = 3,14.3,51.14 + 4 = m2 159,81( ) - Tổn thất nhiệt ra môi trường Qmt Qmt = 3,6.q.F (kJ/h) Qmt = 3,6.35,31.159,81 = 20313,14 (kJ/h) Lớp: DH07TP  Trang 52 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông qmt  Qmt= 20313,14=18,61 =W1091,52  (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 ngoài: qv + qmt = 521 + 18,61 = 539,61 (kJ/kgẩm) Lớp: DH07TP   Trang 53 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông PHẦN 3. TÍNH TOÁN 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) Re =  . w dTTtd v  =  0,53.0, 001 27, 2125.10−6  = 19, 48 - Hệ số thủy động:  490 100 a = 5,85+ Re + Re 10.20 trang213 [7] a = 5.85 +  490 19, 48  +  100 19, 48  = 53, 66 - Khối lượng riêng dẫn xuất của muối: 0, 25(G + G )β ρdx= 1 2 10.23 trang 213 [7] - Hệ số ξ  ρdx= 0, 75.2.VTT 0, 25.(21600 20508.48).0,12=5,89 ( /3) 0, 75.2.143 ξ  =  ρV  − ρd x ρV ρV : khối lượng riêng của muối(kg/m3) ρV= 1200(kg/m3) tra phụ lục 3 trang 132 kỹ thuật sấy nông sản Lớp: DH07TP  Trang 54 Đồ án: Sấy muối thùng quay ξ = 1200 5, 89=0, 995  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 1200 - Hệ số C1đặc trưng cho độ chặt của lớp hạt C1=1− ξ 10.21 trang  213 [7] C 1 ξ2 = 1 0.995 =5, 05.10−32 0, 995 - Trở lực của lớp hạt khi tác nhân sấy đi qua: 2 PaLwρkC110.19 trang 2 gd  213 [7] 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)) 53, 66.16.0, 53.1, 029.5, 05.10−3 P 2.9, 81.0, 001 = 120, 52mmH O2 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 : ∆ PT=  1, 05(  ∆ + ∆ + ∆P PxP c  )  trang  224 [5] ΔPT = 1,05(120,52 + 20 + 50) = 200,05 (mmH2O) = 1962,45(N/m2) Lớp: DH07TP  Trang 55 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Giáng áp lực động học ở của vào quạt v2g ∆ Pđ= k 2 g Giả sử đầu vào quạt có v = 20(m/s). Do đó: 2 ∆Pđ= (20) .1, 029 2.9,81 = 21mmH O2 - 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, có 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 có: H = 221,05(mmH2O) = 2168,05(N/m2) Hiệu suất n = 0,53 Số vòng ω = 115(rad/s) Tốc độ vòng của cánh guồng 52(m/s) Lớp: DH07TP   Trang 56 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Quạt ly tâm II8 – 18N08; phân phân nhóm ba: Mặt bích B1 D B2B1D2 d2  Chân đế L2  L L3 Cửa ra Lớp: DH07TP d1 Cửa vào Hình 3.1.Cấu tạo quạt ly tâm L1 L4 Trang 57 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Bảng 2.4. Các kích thước chủ yếu của quạt ly tâm II8 – 18N08 Số quạt N0 A B G E N Kích P thước K (mm) L L1 L2 L3 L4 H Khối lượng (kg)  8 428 512 486 530 179 473 645 580 350 550 650 100 400 270  Bích đai Bích cửa ra Bích cửa vào  d O B1 B2 d1 Số lỗ D D1 D2 d2 Số lỗ  225 175 278 200 13 16 270 330 360 13 8 3.2. TÍNH CALORIFE Hình 3.2. Cấu tạo bề mặt trao đổi nhiệt của calorife Lớp: DH07TP  Trang 58 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Ta dùng calorife khí hơi, khi đó hơi nước bão hòa đi bên trong ống còn không khí cần sấy nóng đi phía ngoài ống. - Nhiệt độ không khí: tV2 = t0 = 250C, tR2 = t1 = 2000C - Nhiệt độ trung bình của không khí cần sấy trong Calorife: − t 2 = 0, 5(tV2+tR2 ) 0, 5(25 200) 112,50C − Từ nhiệt độ trung bình t 2 tra bảng phụ lục 1 trang 130 [10] ta có: 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: Q2= L C t2p2(R2 − tV2 ) 14.1 trang 355 [13] L2 : lưu lượng tác nhân sấy thực(kg/s) Q2 = 4,39.1,009(200 – 25) = 775,16(kW) = 775160(W) - Hơi nước bão hòa ngưng tụ: Chọn áp suất hơi nước bão hòa ngưng tụ P = 2atm tra bảng 1.250 trang 312[11] Nhiệt độ sôi bão hòa : ts = tV2 = tR1 = 2200C Ẩn nhiệt : rs = 2500(kJ/kg) - Lưu lượng dòng hơi nước bão hòa Lớp: DH07TP   Trang 59 Đồ án: Sấy muối thùng quay Q2= 775,16=0,31( / )  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Gbh=r s 2500 kg s  tV1= ts  tr1= ts 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  tV2 tr2 ∆ t  lo g  =  Δt2 = tR1 – tR2 = 220 - 200 = 200C ∆ − ∆t1t2 ∆ t Hình 3.3. sơ đồ tính toán ln 1 ∆ t2 ∆ t  lo g  =  1 9 5 − 2 0 1 9 5 ln2 0 ∆tlog  = 7 6 , 8 50C 76,85 À tw1 = − ts 2 = 220 − 2 = 0 181,575 C Dự tính chọn chiều cao H = 2(m), ống bằng thép cacbon 15 ( λ= 4,4(W/m.0K)) ứng với đường kính ngoài 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 thông số vật lý của nước trang 466 [11] ứng với tm = 200,790C ta có: ρm= 867.5(kg/m3) λm = 0,679(W/m.K) vm = 1,59.10-7(m2/s) Lớp: DH07TP   Trang 60 Đồ án: Sấy muối thùng quay rs = 2500 tra ở ts  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Hệ số dẫn nhiệt hơi ngưng trên vách đứng: α1= 1,1 5 4  ρ  m  (  .  l3 s m  ) v H tms − tw 1  (  )3 α1= 1,15 4 867,5.9,81.2500. 0, 679 7 1,59.10 .2.(220 181,575) = 2 W m K 988,12( / . ) - Mật độ dòng nhiệt: q1 = α1(ts– tw1) = 988,12(220 – 181,575) = 37968,5(W/m2) - Nhiệt độ vách ngoài của ống truyền nhiệt tw2: t  w 2  = t  w 1  −  q1δ l  2.10 −3 tw2 = 181,575 37968,5. 54, 4 = 180, 20C Chọn tốc độ dòng khí bên ngoài ống w2 = 10(m/s) - Chế độ chuyển động của khí cần sấy: w .d Re 2 2 2=v 2 d2: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt (m) Lớp: DH07TP  Trang 61 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông v2 : độ nhốt động học của không khí cần sấy (v2 = 32,962.10-6) 10.25.10−3 Re = −6 32,962.10 = 7584,5 2300 chảy rối Cho dòng khí chảy ngang bên ngoài một chùm ống, ống xếp xen kẽ nhau: Nu2 = 0,37.Re0,6.εφ V.51 trang 19 [11] Dòng lưu chất chảy vuông góc tức φ0 = 90 => εφ = 1(trang 18 [11]) Nu2 = 0,37.(7584,5)0,6.1 = 78,733 - Hệ số tỏa nhiệt: α 2  =  Nu 2  l 2  =  78,733  −2 3,29125.10 −3  =  2 W m K 103,65( / . ) dn - Mật độ tỏa nhiệt: q = α ( − 25.10  2 2 2tw2 ttb2 ) 103,65(180, 2 112,5) 7017,105( /W m ) - Sai số: q  − q  37968, 5 − 7017,105 Do tỉ số η d n = = 1 q2 d n 2 = =  2 5 7017,105 = 1, 2 < 2 = 4, 4 < 5 nhận dt dn− 2 δ 2 5 − 2 .2 Vậy hệ số dẫn nhiệt k được tính theo vách phẳng như sau: k =  1  1 δ + +  1  =  1  +  1 2.10−3  +  1  = 93, 49 α l α12 988,12 54, 4 103,65 Mật độ dòng nhiệt truyền cho một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt: q =  2 (f 1− tf 2) = 93, 49(220 112, 5) 10050,175( / ) Với : tf 1= ts = 2200C, tf 2= ttb2 =112,50C - Nhiệt độ vách trong ống truyền nhiệt(tính lần 2) Lớp: DH07TP  Trang 62 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông t  w1 q t= −=s 1  220  − 10050,175 988,12  =  0 209,83( C) So sánh hai kết quả ta được sai số η = 1,6 < 5 sai số chấp nhận. - Diện tích bề mặt truyền nhiệt F  Q  2  775160  =  2 107,89(m ) =k t= 93, 49.76,85 log - Số ống trong thiết bị  F Trong đó:  n d H=tb dtb =(dn + dt)/2 = (dn + dn - 2δ)/2 = (25+25 – 4)/2 =23 (mm) = 23.10-3(m) 107,89 À 3 n = 3,14.23.10 .2− ≈ 747 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 ngoài cùng b + 1(tính luôn ống ở tâm): n = 3b(b+1) + 1 3.139 trang 238 [1] 747 = 3b(b + 1) +1 À b = 15 ống hoặc ta có 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] Lớp: DH07TP   Trang 63 Đồ án: Sấy muối thùng quay dn : đường kính ngoài cùa ống(m) s : bước ống(m)  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 có thể chọn L/D = 6 Khi đó chiều dài ống: L = 6.D = 6.1,15 = 6,9(m) Khoảng cách từ dãy ống trên cạnh lục giác đều ở vòng ngoài cùng đến tâm chùm ống: ha = b.hΔ 3.133 trang 238 [1] Cách tính hΔ : 2 2 2 ⎛ ⎞s ⎛ ⎞ s  dn  hΔ h∆= s − ⎜ ⎟ = ( )2 0,035 −⎜ 0,035 ⎟ = 0,0303( ) 2 ⎝ 2 ⎠ Hình 3.4. so đồ tính toán À ha = 15.0,0303 = 0,4545 (m) Khoảng cách từ dãy ống ngoài cùng đến vỏ ngoài thiết bị là h1: h1  D = − ha=  1,15 0, 4545 0,1205( )m 2 2 3.3. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN XYCLON Để lọc bụi trong khói lò 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 có: ρkt= ρ 0  T P 0 kt =  M  273.P kt I.3 trang 5[11] T P kt 0 T P 22,4 .0 M: phân tử lượng không khí(kg/kmol)(M=29) T : nhiệt độ tuyệt đối của không khí(0K)(70 + 273) Lớp: DH07TP  Trang 64 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn (00C và 760mmHg) M ρ = 0 22,4  (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) 29  273.1  3 ρtk= 22, 4 (70 273).1=1, 03( / ) - Lưu lượng thể tích của dòng hỗn hợp L V s = tt 3 6 0 0 . ρk t ( m3/ )s Ltt : khối lượng riêng của không khí thực tế(kgkk/h) 15804  3  3 À Vs= 3600.1, 03=4, 262(m / ) 15343, 2(m / ) Từ Vs = 15343,2(m3/s) tra bảng 12.2 kích thước xyclon(m) trang 126 [10] ta có được các thông số sau: Vs(m3/h)  D a  b F=a.b d  h1  h2  h3  D1D – a 3240 - 16200 Trong đó : 1,2 0,3 0,6 1,8 0,24 0,4 0,55 0,96 0,6 0,9 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 côn 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 Lớp: DH07TP  Trang 65 Đồ án: Sấy muối thùng quay h1 D D d  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông b h2 h3 Hình 3.5. Nguyên lý làm việc và các kích thước cơ bản của xyclon Tốc độ quy ước: v  4Vs 2 = π D trang 189 [10] 4 .4 , 2 6 2 v = 3,1 4 .(1, 2 ) 2 = s 3, 7 7 ( m / ) Lớp: DH07TP   Trang 66 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 3.4. TÍNH TOÁN 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 có số lớp vải z = 6 chọn theo bảng 5.9 trang 197 [12]. Chiều rộng băng trong khoảng 500 ÷ 700mm. Chọn gầu tải đấy tròn 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) Lớp: DH07TP  Trang 67 Đồ án: Sấy muối thùng quay Dung tích: i = 6,3l  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 có 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) Puli Hình 3.7. Cấu tạo Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vật liệu Lớp: DH07TP   Trang 68 Đồ án: Sấy muối thùng quay - Năng suất gầu tải  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Q = 3, 6iϕρ v 5.25 trang 210 [12] a 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] 6,3 Q 3, 6 0,588 T h 0, 6.1,5879.1,5 55,123( / ) - Công suất động cơ gầu tải QH N c = η  5.26 trang 202 [12] đ368 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] 55,123.5 À Nđc= 368.0, 7 = 1, 07(kW ) Lớp: DH07TP   Trang 69 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 3.5. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CON LĂN Hình 3.8. Cấu tạo con lăn - Khối lượng thùng tác động lên một con lăn π π D2  π ( 2 2 ) L ρ + β L + ( D2 − D2 ) L G = D − D Tn Tt 4 T thép 4 Tt T ρhat CNn CNt 4 T ρCN 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 ngoài của thùng khi có lớp cách nhiệt(m) DCNt : đường kính trong của thùng khi có lớp cách nhiệt(m) 2 2 G = (4,02 − 4 )  3,14 4  3 .16.7,81.10 + 0,18 + (  3,14.44 4  16.1200 +  ) 3,14 3 2 2 N (4,02 100.10 ) − 4,02 - Trọng lượng của thùng tác động lên con lăn: Lớp: DH07TP 4 .16.200 101781,3( ) Trang 70 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Q =  9,81G 2  =  9, 81.101781, 3 499237, 28( )N 2 - Lực tác dụng lên con lăn đỡ T =  Q 3  =  499237,28=288234,78( ) 3 - 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 ngoài của thùng sấy có 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): T d C ≥ (300 400) BC  5.36 trang 250 [14] dC≥ 288234, 78=2, 4(cm) 300.15 Lớp: DH07TP   Trang 71 Đồ án: Sấy muối thùng quay - Đường kính ngoài của vành đai  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 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 có bề ngang a =2(m), bề dài b = 1,5(m) Lớp: DH07TP  Trang 72 Đồ án: Sấy muối thùng quay 0, 53.3,14.42  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông v2= 2.1, 5.4 = 2, 22( / ) Cho rằng tổn thất tốc độ dòng khí là không đáng kể khi đi qua hệ thống ống truyền nhiệt trong calorife nên tốc độ dòng khí trong ống của đầu ra bằng tốc độ dòng khí trong calorife. Gọi S1, v1: là diện tích ống nối calorife với buồng bít kín (m2), vận tốc của không khí trong calorife (m/s) khi đó diện tích nối ống: S  v S 2 2 1=v1=  2, 22.2.1, 5=0, 333(m2) 10 - Đường kính ống nối d  4.S 1  4.0,333=0,651( ) 651(mm) 1=π= 3,14 có:  Dựa vào bảng 9.1 trang 76 [4] ta chọn ống làm bằng thép không rĩ S40 ta Bề dày: δ = 0,438in = 11(mm) Đường kính ngoài: 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 có kích thước hình chữ nhật: chiều dài a = 1m, chiều rộng b = 2m - Vận tốc trong buồng tháo nhiệt v5: v  . S v22  0,53.3,14.2=0, 222 ( /  ) 5=S5= Lớp: DH07TP 15  Trang 73 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông - Đường kính ống dẫn khí thải d2: S  . 5 5 4=v=  0, 222.1.2=0, 0296( ) d 4 4.S 4 2=π= 15 4.0, 0296=0,194( ) 194( mm) 3,14 Ngoài ra ta có 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 Lớp: DH07TP   Trang 74 Đồ án: Sấy muối thùng quay 1 c a  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Trong đó: ab: chiều cao cung của cánh b Fcd  α 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 Hình 3.11. Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng - Ta sử dụng cánh nâng có các kích thước sau: Hệ số điền đầy: β = 12% Hệ số gấp của cánh: 1400 htb Ta chọn: D=0, 576 và Fc2=0,122 Với: T DT 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) Lớp: DH07TP  Trang 75 Đồ án: Sấy muối thùng quay Chọn : Chiều rộng cánh trộn: b = 155mm Chiều cao cánh trộn: l = 80mm  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Chiều dài cánh trộn:  dFc =b l=  0,1757 0,155 0,08  = 0,750( ) 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 xoáy để dẫn vật liệu vào thùng, với chiều dài 5m. Hệ số điền đầy: β =F1=  Fcđ 0,12 F1 : tiết diện ngang của thùng = π  .  2  2 3,14.(3,5)=9,62( ) À F 1 DT 4 = 4 m2 Fcđ : tiết diện chứa dầy À Fcđ=F  m2 Do: β.1= 0,12.9,62 1,15( ) α π  2  2  α . .R R .sin2 Fcđ= 180 − 2 = 1,15 À  . 180  −  s in2α 2  = 0, 376 Lớp: DH07TP   Trang 76 Đồ án: Sấy muối thùng quay À α = 450 Số cánh trên một mặt cắt: 8 cánh  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Chiều cao chứa dầy của thùng: Δh = R – R.Cosα = 0,513(m) Ở đây ta sử dụng không khí làm tác nhân sấy, không khí có nhiệt độ t0 = 250C và độ ẩm tương đối φ = 85%, lượng chứa ẩm x0 = 0,016(kgẩm/kgkkk), I0 = 64,79(kJ/kgkk). Không khí này qua bộ phận lọc bụi để làm sạch không khí rồi sau đó dùng quạt đẩy đưa qua bộ phận calorife (ở bộ phận gia nhiệt calorife ta dùng hơi nước để gia nhiệt cho calorife, không khí sạch đi ngoài ống, hơi đi trong ống nhiệt độ hơi nước lúc vào là 2200C và ra là 2200C, vì nhiệt độ khói lò 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 đó đưa vào thùng sấy (trong thùng sấy có các cánh đảo làm nhiệm vụ đảo muối trong thùng đồng đều và làm tăng diện tích tiếp xúc giữa muối với không khí nóng 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 không khí. Lượng chứa ẩm vào và ra của không khí và entanpy của không 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 có đặt hệ thống xyclon nhằm hút, thu hồi sản phẩm dư. Ở đây ta sấy với năng suất 6kg/s, trong quá trình sấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sản phẩm sấy như: Lớp: DH07TP   Trang 77 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Bề mặt tiếp xúc giữa muối và không khí nóng: bề mặt tiếp xúc giữa muối và không khí nóng 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 khó khăn cho quá trình sấy. Lưu lượng gió: là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy. Nếu lưu lượng gió quá nhỏ thì gió sẽ mau đạt đến trạng thái bão hòa hơi nước, quá trình bốc hơi nước trong muối sẽ khó khăn và quá trình sấy không thuận lợi. Lưu lượng gió quá lớn sẽ làm cho nhiệt độ muối giảm rất nhanh, quá trình sấy cũng không thuận lợi. Vì vậy quá trình sấy cần tính toán để đáp ứng lượng gió cần thiết cho quá trình sấy một cách tối ưu. Lớp: DH07TP   Trang 78 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông PHẦN 4. KẾT LUẬN Thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy muối là rất phù hợp và hiệu quả. Ngoài thiết bị chính của hệ thống sấy là thùng còn có 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 đôi khi mất cả giá trị cảm quan của sản phẩm. Ngoài việc sấy muối bằng thiết bị sấy thùng, ta còn có thể sấy tốt cho các loại thực phẩm khác như: cà phê, ngô, lúa, cát, củ cải, đậu nành, hạt hướng dương, hạt đại mạch… Lớp: DH07TP   Trang 79 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Buôn, 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 khoáng NXB KHKT HN, 2000. [3] Hoàng 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 công nghệ hóa 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 công nghệ hóa 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 hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng NXB giáo dục và đào tạo, 1992. [9] Trần Văn Phú. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy NXB giáo dục, 2006. [10] Trần Văn Phú, Lê Nguyên Đương – Kỹ thuật sấy nông sản NXB KHKT HN, 2008. [11] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông – Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất, tập I - II NXB KHKT HN, 1999. [12] Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam. Cơ học vật liệu rời NBX ĐHBK TPHCM, 2002. [13] Hoàng Đình Tín. Truyền nhiệt và tính toán thiết bị truyền nhiệt NXB ĐHBK TPHCM, 1996. [14] Hồ Lê Viên. Cơ sở tính toán các máy hóa chất và thực phẩm NXB ĐHBK HN, 1997. [15] Iu.I Dưtnherskey. Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học NXBHH, 1983, MosCou (tiếng Nga). Lớp: DH07TP   Trang 80 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông Phụ Lục 1. Thông số vật lý của không khí t0C Cpλ.10-2q.10-6  μ.106  v.10-6  Pr  ρ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 140 160 180 200 (kJ/kg.0K) 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 (W/m.0K) 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 (m2/s) 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 (N.s/m2) 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 (m2/s) 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 (kg/m3) 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 Lớp: DH07TP   Trang 81 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông ST  2. Thông số vật lý của một số thực phẩm Khối lượng riêng Khối Nhiệt dung riêng C (kg/m3) lượng Vật liệu  Hệ số dẫn nhiệt λ T γV Khối hạt 1000 Kcal/kg0. γKH hạt(g) 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 24-34 205- - - 0,086 0,09 3 Ngô 1000-1300 600-850 345 - - - - 4 Kê 800-1200 - 6-6,5 - - - - 5 6 Đậu 1000-1490 Đậu 1000-1400 nành Muối - - 155 - - - - - - - - - 7 ăn Đường 1000-1400 - - 0,21-0,22 0,87-0,92 - - 8 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- 0,43- 0,54 0,5- 10 Cà rốt 973-1040 550-650 - 0,869-0,94 3,64-3,936 0,78 0,93 Lớp: DH07TP   Trang 82 Đồ án: Sấy muối thùng quay 2. Kích thước xyclon(m) V(m3/h) D a b  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông F=ab d h1h2h3D1  D-a 90 – 450 240 – 1050 0,20 0,05 0,1 0,005 0,04 0,07 0,30 0,075 0,15 0,0116 0,06 0,1 0,10 0,16 0,10 0,15 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 810 – 4050 0,50 0,125 0,25 0,0375 0,1 0,17 0,60 0,15 0,30 0,045 0,12 0,2 0,23 0,40 0,25 0,875 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 Lớp: DH07TP   Trang 83 Đồ án: Sấy muối thùng quay  GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Thông 3. Áp suất hơi nước bão hòa ở -20 ÷ 940C (1mmHg = 133,3 Pa) t P t P t P t P  t  P (0C) (mmHg) (0C) (mmHg) (0C) (mmHg) (0C) (mmHg) (0C) (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 Lớp: DH07TP   Trang 84