Đề tài Thiết kế hệ thống thiết bị sấy tầng sôi dùng để sấy ngô

Thiết kế hệ thống thiết bị sấy tầng sôi dùng để sấy ngô. Các số liệu ban đầu: Năng suất thiết bị sấy: G2 = 550 kg/h Nhiệt độ không khí trước khi vào calorife: to = 20oC Độ ẩm tương đối: j0 =85% Độ ẩm của vật liệu sấy: W1 =35%; W2 = 15%. Nhiệt độ vào buồng sấy của không khí: t1 = 85oC Nhiệt độ vào buồng sấy của không khí: t2 =45oC MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU Mục lục PHẦN I : MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất và chế biến nguyên liệu, luôn có những yêu cầu về sấy vật liệu ẩm. Đặc biệt các thiết bị sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghệ sấy. Trên thế giới, thì kỹ thuật sấy trở thành một ngành khoa học và phát triển từ những năm 50 của thế kỉ XX. Nhờ các thành tựu khoa học nói chung, kỹ thuật sấy nói chung, chúng ta đã giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy cho các ngành công nghiệp cũng như nông nghiệp. Đặc biệt là kỹ thuật sấy các nông sản với quy mô công nghiệp làm phong phú các mặt hàng nông sản. Là một quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới, Việt Nam có những sản phẩm từ nông ngành nông nghiệp vô cùng phong phú như lúa gạo, ngô, khoai, sắn, đậu, lạcvv. Để bảo quản các nông sản khỏi bị hỏng thì cần sử dụng các thiết bị sấy tương ứng với các phương pháp sấy khác nhau tùy thuộc vào loại vật liệu và các chế độ sấy. Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta, các thiết bị sấy có hiệu quả cao chủ yếu được nhập khẩu với giá thành cao nên chi phí sản suất lớn dẫn tới các mặt hàng nông sản mang suất khẩu thị trường nước ngoài không thu được nhiều lợi nhuận. Chính vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế các thiết bị sấy có ý nghĩa vô cùng quan trọng, nó quyết định đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm, việc sử dụng hợp lí nhiên liệu, góp phần làm giảm chi phí và tăng thời gian bảo quản dẫn tới làm giảm giá thành nông sản. PHẦN 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 : ĐỊNH NGHĨA VỀ SẤY VÀ MỤC ĐÍCH CỦA SẤY Định nghĩa: Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. kết quả của quá trình là hàm lượng chất khô của vật liệu tăng lên. Mục đích của sấy: Nhằm tăng thời gian bảo quản sản phẩm, tránh bị phân hủy Giảm độ kết dính, đóng cục ở các vật liệu dạng bột. Tăng khả năng dẫn nhiệt ( đối với than củi, than quặng, khoáng sản..) Tăng độ bền. Chống ăn mòn Nguyên tắc của quá trình sấy: Cung cấp năng lượng nhiệt nhằm biến đổi trạng thái pha của chất lỏng trong vật liệu thành hơi. Cơ chế được mô tả bằng 4 quá trình sau: Cấp nhiệt vào bề mặt vật liệu Dòng nhiệt từ bề mặt dẫn vào trong vật liệu. Khi nhận được nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển ra ngoài bề mặt. Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu đi vào môi trường xung quanh. 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY Quá trình sấy có thể tiến hành bằng nhiều cách: có thể tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng mặt trời, năng lượng gió ( hay còn gọi là quá trình phơi khô) Áp dụng ở các hộ gia đình sản xuất nhỏ lẻ cho năng suất thấp; sấy nhân tạo, áp dụng trong các ngành công nghiệp cho năng suất cao.Tùy theo cách thức truyền nhiệt, trong kỹ thuật sấy chia ra như sau: Sấy đối lưu: là phương pháp cho không khí nóng khói lò (tác nhân sấy), tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy. Sấy tiếp xúc : là phương pháp không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy thông qua một vách ngăn. Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng cảu tia hồng ngoại mang năng lượng nhiệt truyền cho vật liệu sấy. Sấy bằng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của khối vật liệu sấy. Sấy thăng hoa:là phương pháp sấy trong môi trường có áp suất dư âm ( độ chân không cao) và nhiệt độ thấp, ẩm sẽ đóng băng sau đó thăng hoa thành dạng đi ra khỏi vật liệu nhờ chênh lệch áp suất. Trong công nghiệp, chủ yếu là dùng hai phương pháp đầu, ba phương pháp cuối ít được sử dụng và còn được gọi là phương pháp đặc biệt. 2.3 CÁC THIẾT BỊ SẤY Dựa vào các phương pháp sấy, trong kỹ thuật sấy có các thiết bị sấy như sau: 2.3.1 Thiết bị sấy đối lưu Thiết bị sử dụng phương pháp sấy đối lưu. Đây là phương pháp sấy thông dụng nhất. Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấy khí động, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy phun 2.3.2 Thiết bị sấy tiếp xúc Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy tiếp xúc, gồm 2 kiểu: Thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng kiểu tang quay hay lò quay Thiết bị sấy tiếp xúc trong chất lỏng . 2.3.3 Thiết bị sấy bức xạ Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy bức xạ. Thiết bị sấy này dùng thích hợp với một số loại sản phẩm. 2.3.4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần Thiết bị sấy này dùng phương pháp sấy bằng điện trường cao tần 2.3.5 Thiết bị sấy thăng hoa. Thiết bị này sử dụng phương pháp hóa hơi ẩm là thăng hoa. Việc thải ẩm sử dụng hút chân không kết hợp với bình ngưng tụ ẩm. 2.3.6 Thiết bị sấy chân không thông thường Thiết bị này sử dụng các thải ẩm bằng máy hút chân không. Do buồng sấy có chân không nên không thể dùng cấp nhiệt bằng đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩm bằng bức xạ hay dẫn nhiệt Các thiết bị sấy dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như công nghiệp chế biến gỗ, chế biến lâm sản, lương thực thực phẩm, hải thủy sản, lượng thực, y tế, công nghiệp khai thác mỏ, chế biến khoáng sản, Các thiết bị sấy phổ biến như: Thiết bị sấy tầng sôi Thiết bị sấy thùng quay Thiết bị sấy phun Thiết bị sấy thăng hoa Lò điện Thiết bị sấy kiểu ống khí động dùng để sấy cát. Trong đồ án, em sẽ trình bày nội dung liên quan đến thiết bị sấy tầng sôi. 2.3.7 Giới thiệu về thiết bị sấy tầng sôi: Một trong những phương thức của sấy đối lưu là sấy tầng sôi, đây cũng là phương thức sấy phổ biến để sấy nông sản. Sấy tầng sôi là một trong những thiết bị sấy tân tiến nhất. Quá trình sấy trong lớp sôi bề mặt tiếp xúc pha là lớn nhất, vật liệu được khuấy trộn một cách mãnh liệt, nên cường độ sấy rất cao và sấy đồng đều. Đặc điểm cấu tạo: Hình 1 : Thiết bị sấy tầng sôi trongthực tế Ưu, nhược điểm: Ưu điểm: + Cường độ sấy lớn + Năng suất cao. + Cấu tạo đơn giản, sấy đồng đều. + Có thể cơ khí hóa và tự động hóa hoàn toàn. Nhược điểm: + Chế độ làm việc khó khống chế. + Tạo bụi trong quá trình sấy. + Vật liệu có thể bị vỡ khi bị đỏa trộn mạnh. + Tốn năng lượng cho các thiết bị thu hồi. 2.3.8: Đặc tính của vật liệu sấy: Ngô Ngô cây lương thực quan trọng trên toàn thế giới bên cạnh lúa mỳ và lúa gạo. Ở các nước Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta sử dụng ngô làm lương thực chính cho người với phương thức rất đa dạng theo vùng địa lý và tập quán mỗi nơi. Tại Việt Nam, ở những vùng miền núi, vùng khó khăn, đồng bào các dân tộc thiểu số vẫn còn tập quán sử dụng ngô làm lương thực chính.Thống kê của tổ chức lương thực thế giới (FAO) về ngô như sau : Năm Diện tích (1000 ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn) 1961 104.800 2,0 204.200 2004 145.000 4,9 714.800 2005 145.600 4,8 696.300 2006 148.600 4,7 704.200 2007 158.000 5,0 791.794 2008 160.815 5,1 826.718 2009 158.629 5,2 818.823 Bảng 2.1 : Diện tích, năng suất, sản lượng ngô trên thế giới ( FAO – 2010) Ở nước ta, ngô là cây lương thực quan trọng thứ 2 sau lúa nước, nhưng cho đến cuối những năm 1970 năng suất ngô Việt Nam chỉ đạt chưa đến 10 tạ/ha (chưa bằng 30% năng suất trung bình thế giới) do trồng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu. Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế, nhiều giống ngô cải tiến đã được trồng ở nước ta, góp phần đưa năng suất tăng lên gần đạt 15 tạ/ha vào đầu những năm 1990. Năm Diện tích (1000 ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (1000 tấn) 1961 229,2 11,4 260,1 1975 267,0 10,5 280,6 1990 432,0 15,5 671,0 1995 556,8 21,1 1.174,9 1997 662,9 24,9 1.650,6 2000 730,2 27,5 2.005,9 2001 729,5 29,6 2.161,7 2002 816,0 30,8 2.511,2 2003 912,7 34,4 3.136,3 2004 991,1 34,6 3.430,9 2005 1.052,6 36,0 3.787,1 2006 1.033,1 37,3 3.854,6 2007 1.096,1 39,3 4.303,2 2008 1.125,9 40,2 4.531,2 2009 1.086,8 40,8 4.431,8 Bảng 2.2. Sản xuất ngô ở Việt Nam từ năm 1961 đến những năm gần đây (Nguồn : Cục thống kê Việt Nam - 2010) Dưới đây là một số nội dung nghiên cứu về cây ngô và hạt ngô : Đặc điểm cấu tạo, tính chất về ngô Các cơ quan sinh dưỡng ngô gồm: rễ, than, lá nhiệm vụ duy trì đời sống của cây. Phôi và hạt là khởi thủy cây mầm. Các cơ quan sinh sản đực (bông cờ), cái( mầm ngô) khác nhau nhưng trên cùng một cây. Ngô giao phấn chéo nhờ gió và côn trùng. Khi thu hoạch, con người sử dụng hạt ngô là thực phẩm, hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: vỏ hat, lớp aleron, phôi và nội nhũ. Vỏ hạt (6-9% khối lượng hạt ngô) là màng nhẵn bao bọc xung quanh hạt có màu trắng, màu tím và vàng tùy thuộc vào giống. Lớp aleron (6-8% khối lượng hạt ngô) nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. Nội nhũ (70-85% khối lượng hạt ngô) là bọ phận chính chứa đầy các chất dinh dưỡng để nuôi phôi. Nội nhũ chứa tinh bột. Tinh bột nội nhũ gồm 3 loại: bột, sừng và pha lê, đặc điểm và màu sắc nội nhuxlaf căn cứ phân loại ngô. Phôi (8-15% khối lượng hạt ngô) bao gồm lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm và chồi mầm. Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh ngô có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi. Thành phần hóa học và có trong hạt ngô. Thành phần hóa học ( % khối lượng) Ngô nếp Ngô đá vàng Nước 14,67 13,65 Chất đạm 9,19 9,17 Chất béo 5,18 5,14 Tinh bột 65,34 67,02 Xơ 3,25 3,61 Chất khoáng 1,32 1,32 Sinh tố 0,08 0,05 Các chất khác 0,40 0,30 Bảng 3.3 : Thành phần hóa học của hạt ngô Ứng dụng của hạt ngô PHẦN 3: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ( Vẽ trên khổ giấy A3) 3.2: THUYẾT MINH SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN PHẦN 4: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CÂN BẰNG VẬT LIỆU Dùng các kí hiệu như sau: G1: Lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy G2: Lượng vật liệu ra khỏi máy sấy. w1,w2: Độ ảm ban đầu và cuối của vật liệu( tính theo khối lượng) ,% W: Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy, kg/h. Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối. Tính toán cân bằng vật liệu Theo phương trình cân bằng vật liệu ta có: Lượng vật liệu ẩm đi vào máy sấy: G1= G2 100-w2100-w2 = 550 100-15100-35 = 719,23 kg/h Suy ra: W= 719,23 -550 = 169,23 kg/h Và lượng vật liệu khô tuyệt đối : Gk = G2 100-w2100 = 550 100-15100 = 467,5 kg/h. QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT Các thông số của quá trình sấy: I: Ethanpy, kJ/kgkkk t: Nhiệt độ, oc x: Hàm ẩm, kg/kgkkk j: Độ ẩm tương đối, % khối lượng. Thông số của tác nhân sấy (I0, x0, t0 và j0) Ta có: Ethanpy được tính bằng công thức: I0 = 1,004.t0 + x0( 2500 + 1,842.t0 ) ( 2.18 – TL2/T.16) Với hàm ẩm của không khí là : x0 = 0,621Pbh0. j0P-Pbh0. j0 ( 2.15 – TL2/T.16 ) từ thông số ban đầu : t0 = 20oc, j0= 85% Áp suất hơi nước bão hòa tại t0 = 20oC được tính bằng: Pbh0= exp12-4026,42235,5+t0 ( 2.11 -TL2/T.25) = exp12-4026,42235,5+20 = 0,02331 bar Áp suất chung lấy giá trị là P = 745 mmHg = 745750 = 0,9933 bar. Vậy x0= 0,621 0,02331 . 0,850,9933-0,85 . 0,02331 = 0,01264 kg/kgkkk Từ đó suy ra : I0 = 1,004.20 + 0,01264.(2500 + 1,842.20) = 52,146 kJ/kgkkk Nên nhiệt dung riêng của không khí ẩm khi có hàm ẩm là x0 bằng: Ckk = Ckkk – Chx0 = 1,004 + 1,842. 0,01264 = 1024,9 J/kgoc = 1,02728 kJ/kgoC Trong đó : Ckkk là Nhiệt dung của không khí khô, lấy bằng 1,004 kJ/ kgoc Ch là Nhiệt dung riêng của hơi nước, lấy bằng 1,842 J/kgoc. Thông số của không khí ở calorife (I1, x1, t1 và j1) Quá trình gia nhiệt trong calorife là quá trình có x= const nên x0= x1= 0,01264 kgẩm /kgkkk Ethanpy : I1 = 1,004.t1 + x1( 2500 + 1,842.t1 ) = 1,004.85 + 0,01264.(2500 + 1,842.85) = 118,919 kJ/kgkkk Áp suất hơi nước bão hòa ứng với nhiệt độ t1 = 85oC là: Pbh1= exp12-4026,42235,5+t1 = Pbh1= exp12-4026,42235,5+85 = 0,56954 bar Khi đó j1 = x1P0,621+x1Pbh1 = 0,01264 . 0,99330,621+0,01264.0,56954= 0,0348 ≈ 3,5% Thông số của tác nhân sấy sau buồng sấy (I2, x2, t2 và j2) Đối với máy sấy lý thuyết thì I1 = I2 = 118,919 kJ/kgkkk Độ chứa ẩm x2 có thể tính theo công thức : x2 = I2-1,004t22500+1,842t2 (2.19 – TL2/ T.15) = 118,919 -1,004.452500+1.842.45 = 0,02855 kgẩm / kgkkk Tính độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sau quá trình sấy φ2: ở t2 = 45oc, áp suất hơi nước bão hòa là : Pbh2= exp12-4026,42235,5+t2 = Pbh2= exp12-4026,42235,5+45 = 0,09495 bar Vậy j2 = x2P0,621+ x2Pbh2 = 0,02855 . 0,99330,621+0,02855. 0,09495 = 0,462 = 46,2 % 4.2.3 Lượng không khí lý thuyết  Lượng không khí khô tiêu tốn riêng cho 1kg ẩm bốc hơi là : l0 = 1x2-x1 ( 7.30- TL/T.290) = 10,02855 -0,01264 = 62,85 kgkk/ kgam Lượng không khí tiêu tốn chung: L0 = Wx2-x1 = Wl0 ( 7.29- TL/T.290) = 169,23 . 62,85 = 10636.11 (kgkk/ h) Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I – x Dựng các trục I, x, các đường nhiệt độ. Dựng trục tung là I ( kcal/ kgk kk). Dựng trục x ( kgẩm/ kgkkk ) hợp với trục I một góc bằng 135o. Vẽ các đường I0, I1 và I2 song song với trục x. Trên trục tung, vẽ các đường đẳng nhiệt t0, t1 và t2. Các đường này tạo với trục một góc nhất định và chúng có đọ dốc tăng dần khi nhiệt độ tăng. Biểu diễn các trạng thái: Trạng thái đầu tiên của không khí được xác định bởi điểm A( x0 , t0 ) Không khí bắt đầu đi vào calorife, đốt nóng không khí thì nhiệt độ tăng từ t0 lên t1 và hàm ẩm x = const (x0 = x1). Sau khi không khí ra khỏi calorife, trạng thái được xác định bởi điểm B(x1 , t1) Đoạn thẳng AB biểu diễn giai đoạn đốt nóng không khí trong calorife. Điểm C( x2 , t2) biểu diễn trạng thái cuối của không khí trong quá trình sấy lí thuyết, C nằm trên đường I1 ( vì I1 = I2) Như vậy, đường gấp khúc ABC biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đồ thi I – x. QUÁ TRÌNH SẤY THỰC Các thông số của quá trình sấy thực Thông số của không khí: Như đã tính ở phần lí thuyết, không khí là tác nhân sấy đi vào : Nhiệt độ t0 = 20oC Độ ẩm j0 = 85 % Nhiệt dung riêng của không khí ẩm : Ckk = 1,025 kJ/kgoC Ethanpy : I0 = 52,146 kJ/kgkkk. Độ chứa ẩm: x0 = 0,01264 kg/kgkkk Áp suất hơi nước bão hòa ở 20oC : Pb= 0,02331 bar Áp suất chung : B = 745750 = 0.9933 bar. Thông số của vật liệu sấy: Các kích thước của ngô: tra phụ lục 7 (trang 351/tài liệu [2]) Dài: l = 12 mm Rộng: a= 7mm Dày: b= 5 mm Nhiệt dung riêng: C = 1,55 (KJ/Kg) Khối lượng riêng rắn: rv = 1300 Kg/m3 Hệ số hình dạng : dtd= 0,0075 (m). 4.3.2 Tính các đại lượng cần thiết Tốc độ làm việc tối ưu: Trước tiên, cần tính chuẩn số Fe: Fe = dtđ34g(rv- rk)3uk2rk Ở điều kiện t = 0,5(t1 + t2) = 0,5(85+ 45)= 65oC, tra phụ lục tài liệu ta được các thông số như sau : uk = 19,75.10-6 m2/s rk= 1,037 kg/m3 Vậy Fe = 0,0075 .34 .9,81(1300- 1.037)3. (19,75 . 10-6)2 . 1,037 = 260,71 Lấy tốc độ làm việc theo tiêu chuẩn : Re = 0,5(0,19 + 0,258)Re1,56 ( 12.18- TL2) = 0,5(0,19 + 0,258) .260,711,56 = 1316,6 Do đó : wt = Retukdtđ = 1316,6 . 19,75 .10-60,0075 = 3,467 m/s Xác định sơ bộ diện tích ghi và chiều cao: Diện tích FG và chiều cao vật liệu sấy sẽ được tính chính xác khi tính được lương tác nhân sấy thực tế. Tính đến diện tích chiếm chỗ của lưới thép, lấy sơ bộ diện tích ghi bằng 1,2 – 1,5 . Diện tích ghi tính theo lượng tác nhân sấy lý thuyết. Vậy ta có: FG = 1,2L03600.wtrk = 1,2 .10656,4 3600 . 3,467 .1,037 = 0,99 ≈1 m2 Vậy đường kính ghi sơ bộ : D = 4FGπ = 4 .1π = 1,128 m Chiều cao lớp hạt nằm trên ghi, chọn sơ bộ H = 0,25m. Để bố trí phếu đưa vật liệu sấy vào và ra buồng sấy, chọn chiều cao buồng sấy Hb = 4.H = 4.0,25 = 1 m. Cũng như diện tích ghi lò chiều cao H sẽ được tính toán khi tính xong quá trình sấy thực. Như vậy diện tích bao quanh buồng sấy bằng: F = FG+ πD.Hb = 1+ π1,128.1 = 4,54 m2 Tổn thất nhiệt ra môi trường: TBS là một hình trụ tròn bằng thép có δ = 0,01, hệ số dẫn nhiệt l = 71.58(w/m.K) Và nhiệt độ ngoài môi trường t0 = 200C tốc độ trao đổi nhiệt wt = 3,467 (m/s) Nhiệt độ trung bình của TNS ttb = (85+45)0,5 = 650C Chạy chương trình tổn thất nhiệt viết trong ngôn ngữ psscal. Ta được: tw1= 55,3619: Nhiệt độ mặt trong của buồng sấy. tw2 = 55,334150C : Nhiệt độ măt ngoài của buồng sấy. Để tính tổn thất nhiệt , ta cần tính các thông số : α1 - Hệ số cấp nhiệt ở mặt trong của buồng sấy với tốc độ của TNS là wt được tính như sau : α1 = 6,15 + 4,17. wt (6.7- TL2/T.74) = 6,15 + 4,17.3,467 = 20,607 (W/m2h.K). Mật độ dòng nhiệt do tác nhân sấy cấp cho mặt trong buồng sấy là : q1 = α1( tf1 – tw1) tf1 – Nhiệt độ trung bình trong buồng sấy , tf1 = ttb = 65oC Vậy q1 = 20,607( 65 - 55,3619) = 198,613 W/m2 . Mật độ dòng nhiệt do TNS dẫn qua mặt thép có độ dày δ và độ dẫn nhiệt l là : q2 = lδ ( tw1 – tw2) = 71.580,01(55,3619 – 55,33415) = 189,535 W/m2 Mật độ dòng nhiệt cấp ra môi trường nhiệt độ tf2 = t0 q3 = 1,715(tw2 – tf2)1.333 (6.10 – TL2/T74) = 1,715( 55,33415 - 20)1,333 = 189,613 W/m2 Để kiểm tra điều kiện ta có sai số tương đối : q1-q3q3 = 198,6123 -189,613 198,6123 = 3,52.10-6 ≈ 0% Nên ta có q1= q2 = q3. Lấy mật độ nhiệt qtb = (q1+ q3) .0,5 = (198,6123+189,613).0,5 = 198,613 W/m2 Như vậy, tổn thất nhiệt ra môi trường bằng : Qmt = qtb.F =198,613. 4,54 = 941,7 /901,7W Nhiệt tổn thất tính cho 1 giờ: q = 3,6QmtW = 3,6.942 169,23 = 19,2 kJ/kg ẩm. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi Nhiệt độ VLS sau quá trình sấy tv2 thường lấy theo điều kiện tv2 khoảng (5÷10) 0C. Ở đây: tv2 = 45 – 5 = 400C. Nhiệt dung riêng Cv = 1,55 kJ/kgK. Khi đó nhiệt lượng do VLS mang đi là : qv = QvW = G2Cv(tv2-t2)w = 550.1,55(40-20)169,23 =100,75 kJ/kg ẩm Nhiệt lượng có ích qi qi = i2 – Catv1 = (2500 + 1,842.45 ) – 4,1868.20 = 2499,154 kJ/kg ẩm. (i2 = r + 1,842.t2 : ) ( Nhiệt dung riêng của nước :Ca = 4,1868 kJ/kg.K ) Tổng tổn thất nhiệt ∆q = Catv1 – qv – qmt = 4,1868.20 – 100,75 – 19,2 = -36,21/ kJ/kg ẩm. 4.3.3 Xác định thông số của quá trình sấy thực Sau khi đã có giá trị tổng tổn thất nhiệt chúng ta có thể xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I-x. Trạng thái TNS sau quá trình sấy thực bằng điểm C. Từ điểm C chúng ta tìm được entanpy I2, lượng ẩm d2 và độ ẩm tương đối . Đương nhiên các thông số này cũng có thể tính toán bằng: Độ chứa ẩm của không khí sau buồng sấy x2 : x2 = x0 + Ckkx0.(t1-t2)i2- Dq = 0,01264 + 1,02728( 85 - 45 )2500+1,842.45 +36,21 = 0,02833 kg/kgkkk. Ethanpy : I2 = 1,004t2 + x2i2 (2.18 – TL2/T.17) = 1,004.45 + 0,02833.(2500 + 1,842.45) = 118,35 kJ/kgkkk Độ ẩm tương đối j2 : j2 = B.x2Pbh2(0,621+ x2) (5.12 – TL2/T.63) ( Pbh2 = 0,9495 bar ) = 0.9933.0,02833 0,09495(0,621+0,02833) = 0,456 = 45,6 % ≈ j2 lí thuyết. Lượng không khí thực tế : l = 1x2- x0 = 10,02833 - 0,01264 = 63,73 kgkk/ kgẩm L = lW = 63,4. 169,23 = 10785,028 kgkk/h. Lượng nhiệt tiêu hao do TNS mang đi q2 : q2 = l.Cdxd0.t2- t0 = 63,73.1,02728( 45 – 20 ) = 1636,714 kJ/kg ẩm. Lượng nhiệt tiêu hao q: q = l( I1 – I0 ) (5.10 – TL2/T.59) = 63,73(118,919 – 52,146) = 4255,44 kJ/kg ẩm. Nếu tính phương trình cân bằng ta có : q’ = qi+q2+qv+qmt = 2499,154 +1636,714 + 100,75 + 19,2 = 4255,82 kJ/kg ẩm . Sai số tương đối trong quá trình tính toán : q -q’ q = 4255,44 - 4255,82 4255,44 = 8,93.10-5 = 0,009% ≈ 0 % Bảng cân bằng vật liệu và hiệu suất buồng sấy: Stt Đại lượng Ký hiệu kJ/kg ẩm % 1 Nhiệt lượng có ích q1 2499,154 58,73 2 Tổn thất do TNS q2 1636,714 38,45 3 Tổn thất do VLS qv 100,75 2,37 4 Tổng tổn thất ra môi trường qmt 19,2 0,45 5 Tổng nhiệt lương tiêu hao q 4255,44 100 Các số liệu tính toán được: Số liệu ban đầu: t0 = 20oC j0 = 85% t1 = 85oC t2 = 45oC Thông số lí sấy lý thuyết : I0 = 52,146 kJ/kgkkk x0 =0,01264 kg/kgkkk I1 = 118,919kJ/kgkkk x1 = 0,01264 kg/kgkkk j1 = 3,5% I2 = 118,919kJ/kgkkk x2 = 0,02855 kg/ kgkkk j2 = 46,2% φ2 = 46.2 % L0 = 10636,11 kg/h Thông số sấy thực tế: I2’= 118,35 kJ/kgkkk x2’ = 0,02833 kg/kgkkk φ2’ = 45,6% L = 10785,028 kgkk/h. Tính lại kích thước Diện tích thực tế : FG = 1,2L3600wtρk = 1,2.10785,0283600 . 3,467 .1,037 = 0,99 m2 ≈ 1 m2 Tính lại đường kính ghi: D = 4FGπ = 4.13,14 = 1,13 m Khối lượng vật sấy trên ghi G: Trước hết ta tính tiêu chuẩn Nu, giả sử thêm nếu với Fe = 247,759 thì có thể tính theo c