Đồ án Thiết kế máy sấy trà với năng suất 200kg/h

MUÏC LUÏC MÔÛ ÑAÀU 2 THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ 3 TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT 4 Caùc thoâng soá söû duïng tính toaùn 4 Tính caân baèng vaät chaát 7 Thôøi gian saáy 7 HAÀM SAÁY: 8 I. Baêng taûi 8 II. Kích thöôùc haàm 10 III Ñoäng cô baêng taûi. 11 CAÂN BAÈNG NHIEÄT 14 Saáy lí thuyeát 14 Toån hao nhieät 15 Saáy thöïc. 23 THIEÁT BÒ PHUÏ 27 Calorifer 27 Cyclon 32 Quaït 33 Gaàu taûi nhaäp lieäu 36 TÍNH KINH TEÁ 38 KEÁT LUAÄN 39 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. 40 MÔÛ ÑAÀU Traø laø moät thöùc uoáng coù tính giaûi khaùt phoå thoâng trong nhaân daân ñaëc bieät laø nhaân daân vuøng chaâu AÙ. Traø khoâng nhöõng coù taùc duïng giaûi khaùt maø coøn coù taùc duïng chöõa beänh vì trong traø coù nhöõng döôõng chaát: vit C, B, PP, cafein, muoái.. Traø laøm cho tinh thaàn saûng khoaùi, tænh taùo, ñôõ meät moûi, deã tieâu hoaù… Traø laø saûn phaåm ñöôïc cheá bieán töø laø traø non & buùp traø (ñoït traø) cuûa caây traø. Quaù trình cheá bieán traø thoâng qua nhieàu coâng ñoaïn: laøm heùo, voø, saøng, leân men, saáy… Trong ñoù saáy laø moät coâng ñoaïn heát söùc quan troïng. Muïc ñích cuûa saáy traø: duøng nhieät ñoä cao ñeå dieät enzyme, ñình chæ quaù trình leân men nhaèm giöõ laïi toái ña nhöõng chaát coù giaù trò trong laù traø giuùp hình thaønh höông vò, maøu saéc cuûa traø. Laøm giaûm haøm aåm trong traø baùn thaønh phaåm ñeán möùc toái thieåu, phuø hôïp yeâu caàu baûo quaûn chaát löôïng traø tröôùc khi phaân loaïi. Trong thôøi gian saáy khoâ, laù traøbò bieán ñoåi caû veà tính chaát vaät lí cuõng nhö tính chaát hoùa hoïc: Toång haøm löôïng caùc chaát hoaø tan giaûm ñi so vôùi laù cheø xong. Haøm löôïng cafein giaûm ñi moät ít. Ñoù laø do söï bay hôi moät phaàn vaø do söï thaêng hoa cuûa caùc hôïp chaát naøy khi saáy khoâ. Söï bieán ñoåi cuûa Nitô hoøa tan vaø Cafein trong khi saáy: Giai ñoaïn cheá bieán Nitô hoøa tan,mg Cafein, mg Nitô amonic, mg Laù traø leân men 21,63 2,89 1,19 Baùn thaønh phaåm 20,05 2,60 0,67 Nhoùm chaát hydratcacbon coù nhöõng bieán ñoåi nhö sau: Giaûm moät ít haøm löôïng glucose, saccharose, tinh boät. Giaûm maïnh haøm löôïng hidropectin (laù traø leân men chöùa 2,73% so vôùi 1,74% cuûa traø ñen baùn thaønh phaåm) Löôïng protein cuõng giaûm ñi trong thôøi gian saáy naøy Löôïng vitamin C giaûm maïnh: töø 2,64 g/kg chaát khoâ tröôùc khi saáy coøn laïi 1,81 g/kg sau khi saáy. Trong khi saáy traø caàn chuù yù: Toác ñoä khoâng khí noùng thoåi vaøo buoàng saáy quaù nhoû seõ gaây ra tình traïng öù ñoïng hôi aåm laøm giaûm chaát löôïng traø roõ reät. Nhieät ñoä saáy quaù cao & khoâng khí thoåi vaøo quaù lôùn seõ laøm cho traø bò chaùy vuïn, nhieät ñoä caøng cao seõ laøm giaûm höông thôm cuûa caøng maïnh. Nhieät ñoä quaù cao seõ gaây ra hieän töôïng taïo treân beà maët laù traø moät lôùp maøng cöùng, ngaên caûn aåm töø beân trong thoaùt ra ngoaøi, keát quaû khoâng tieâu dieät ñöôïc men trieät ñeå & traø vaãn chöùa nhieàu aåm beân trong laøm cho chaát löôïng cuûa traø nhanh choùng xuoáng caáp trong thôøi gian baûo quaûn. Caùc phöông phaùp saáy: saáy thöôøng saáy coù boå sung nhieät saáy coù ñoát noùng giöõa chöøng saáy tuaàn hoaøn khí thaûi Trong ñoà aùn naøy ta choïn phöông thöùc saáy thöôøng vì khoâng yeâu caàu phaûi giaûm nhieät ñoä cuûa taùc nhaân saáy. Maët khaùc neáu duøng caùc phöông phaùp khaùc seõ phöùc taïp veà keát caáu thieát bò daãn ñeán khoâng hieäu quaû veà maët kinh teá. Thieát bò saáy coù nhieàu loaïi: buoàng saáy, haàm saáy, maùy saáy thuøng quay, maùy saáy taàng soâi, maùy saáy phun, maùy saáy thoåi khí… Ta choïn haàm saáy vôùi thieát bò vaän chuyeån laø baêng taûi vì phöông aùn naøy coù nhöõng öu ñieåm nhö sau: Khi qua moät taàng baêng taûi vaät lieäu ñöôïc ñaûo troän & saép xeáp laïi neân taêng beà maët tieáp xuùc pha neân taêng toác ñoä saáy. Coù theå ñoát noùng giöõa chöøng, ñieàu khieån doøng khí. Phuø hôïp vôùi vaät lieäu saáy daïng sôïi nhö traø. Hoaït ñoäng lieân tuïc. Coù theå thöïc hieän saáy cuøng chieàu, cheùo chieàu hay ngöôïc chieàu. Beân caïnh nhöõng öu ñieåm thì phöông aùn naøy cuõng coù nhöôïc ñieåm: coàng keành, vaän haønh phöùc taïp. THUYEÁT MINH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ: Ngay khi quùa trình leân men keát thuùc, töùc laø khi caùc chæ tieâu chaát löôïng ñaõ ñaït yeâu caàu, caàn chaám döùt hoaït ñoäng gaây leân men cuûa enzym. Muoán vaäy trong coâng ngheä cheá bieán traø hieän nay ngöôøi ta duøng nhieät ñoä cao vöøa ñeå ñaït muïc ñích naøy vöøa ñeå laøm khoâ traø, ñoàng thôøi taïo ra nhöõng chuyeån hoùa sinh nhieät caàn thieát nhaèm hoaøn thieän chaát löôïng saûn phaåm. Cheø (traø) coù ñoä aåm ñaàu 60% naèm trong boàn chöùa ñöôïc gaàu taûi ñöa vaøo boä phaän nhaäp lieäu. Boä phaän nhaäp lieäu coù tang quay gaén vôùi ñoäng cô giuùp traø ñöôïc ñöa vaøo maùy saáy lieân tuïc khoâng bò ngheõn laïi ôû ñaàu baêng taûi. Sau ñoù tay gaït ñieàu chænh ñoä daøy cuûa cheø vaøo haàm saáy. Khi vaøo haàm saáy cheø seõ chuyeån ñoäng cuøng vôùi baêng taûi ñeán cuoái baêng taûi thöù nhaát cheø ñoå xuoáng baêng taûi thöù hai vaø chuyeån ñoäng theo chieàu ngöôïc laïi cöù nhö theá cho ñeán baêng taûi cuoái cuøng vaø theo maùng thaùo lieäu ra ngoaøi. Sau khi saáy cheø coù ñoä aåm 5%. Taùc nhaân saáy(TNS): khoâng khí nhieät ñoä 25oC ñi vaøo quaït ñaåy qua caloriphe ñöôïc gia nhieät ñeán 100oC, khoâng khí noùng theo ñöôøng oáng ñi vaøo haàm saáy. Trong haàm khoâng khí ñi qua caùc baêng taûi. Sau cuøng khoâng khí ñöôïc quaït huùt ôû cuoái haàm saáy huùt ra ngoaøi. Moät phaàn cheø bò loâi cuoán bôûi TNS seõ ñöôïc thu hoài baèng cyclon. Sôû dó ta choïn nhieät ñoä ñaàu ra cuûa TNS t2 = 40oC vì nhieät ñoä naøy vöøa thích hôïp traùnh bò toån hao nhieät cuõng nhö ñaûm baûo treân maët saûn phaåm khoâng bò ñoïng söông PHAÀN TÍNH TOAÙN TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT Caùc thoâng soá söû duïng tính toaùn: Vaät lieäu saáy: Naêng suaát G2= 200 kg/h Ñoä aåm ñaàu theo vaät lieäu öôùt W1=60% Ñoä aåm ñaàu theo vaät lieäu khoâ w1 = = = 150% Ñoä aåm cuoái vaät lieäu öôùt W2 = 5% Töông töï : Ñoä aåm cuoái theo vaät lieäu khoâ: w2 = = 5,26% Khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu khoâ r0 = 24 kg/m3 (suy ra töø T45[2]) Nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu khoâ cvlk = 1,5 kJ/kg.ñoä (choïn vì nhieät dung rieâng cuûa thöïc phaåm töø 1,2 ñeán 1,7 theo taøi lieäu [1]) Taùc nhaân saáy: laø khoâng khí noùng vôùi caùc thoâng soá ñöôïc tra vaø choïn nhö sau: Khoâng khí vaøo caloriphe t0 = 25oC, jo = 85% Khoâng khí vaøo haàm saáy t1 = 100oC Khoâng khí ra khoûi haàm saáy t2 = 40oC. CAÙC THOÂNG SOÁ TÍNH TOAÙN CUÛA KHOÂNG KHÍ: Khoâng khí tröôùc khi vaøo caloriphe (ñieåm A): Choïn nhieät ñoä khoâng khí tröôùc khi vaøo caloriphe: to=25oC. Ñaây laø nhieät ñoä thaáp nhaát trong naêm ôû Tp. HCM. Choïn nhö treân ñaûm baûo thieát bò hoaït ñoäng bình thöôøng quanh naêm. Choïn ñoä aåm khoâng khí tröôùc khi vaøo caloriphe: jo= 85%. Aùp suaát hôi baõo hoøa: ,bar (2.31[1]) = 0,0315 bar Haøm aåm: (2.18[1]) Trong ñoù B laø aùp suaát khí trôøi nôi caùc ñònh ñoä aåm, laáy B= 1 atm laáy B=1,013bar. = 0,0167 kg aåm/kg kk khoâ enthalpy Io: I= 1,004t + d(2500 + 1,842t) (2.25[1]) Io= 1,004x25 + 0,0167(2500 + 1,842x25) = 67,613 kJ/kg kk khoâ. vaäy do= 0,0167 kg aåm/ kg kk khoâ. Io = 67,613 kJ/kg kk khoâ. Khoâng khí sau khi ñi qua caloriphe (ñieåm B): Choïn nhieät ñoä khoâng khí sau caloriphe laø: t1= 100oC. Haøm aåm d1= do = 0,0167 kg aåm/ kg kk khoâ. Aùp suaát hôi baõo hoaø: = 0,9987 bar. Ñoä aåm cuûa khoâng khí: (2.19[1]) = 0,0266=2,66% Enthalpy I1: I= 1,004t + d(2500 + 1,842t) (2.25[1]) I1=1,004x100 + 0,0167(2500 + 1,842x100) =145,226 kJ/kg kk khoâ. Vaäy:d1=do = 0,0167kg aåm/kg kk khoâ. I1 = 145,226 kJ/kg kk khoâ. j1 = 2,66%. Khoâng khí ra khoûi haàm saáy (ñieåm Co): Nhieät ñoä khoâng khí ra khoûi haàm saáy: t2 = 40oC. Enthalpy I2 = I1 = 146,300 kJ/kg kk khoâ. Aùp suaát hôi baõo hoøa: ,bar (2.31[1]) = 0,0732 bar Haøm aåm d20 : (2.26[1]) = 0,0408 kg aåm/kg kk khoâ. Ñoä aåm khoâng khí: (2.19[1]) = 85,32% vaäy:d2 = 0,0408 kg aåm/kg kk khoâ. I2 = I1 = 145,226 kJ/kg kk khoâ. j20 = 85,32% BAÛNG 1: Traïng thaùi Ñieåm A (0) Ñieåm B (1) Ñieåm C (2) toC 25 100 40 j% 85 2,68 85,32 d, kgaåm/kgkkkhoâ 0,0167 0,0408 0,0408 I, kJ/kgkkkhoâ 67,613 145,26 145,226 n, m3/kg 0,8865 1,1124 0,966 n: theå tích rieâng cuûa khoâng khí ñöôïc tra trong baûng Phuï luïc 5 taøi lieäu [1]. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT: Giaû thieát quaù trình saáy khoâng coù toån thaát vaät lieäu saáy: G1(1 – W1) = G2 (1 – W2) Khoái löôïng vaät lieäu saáy vaøo thieát bò: G1 = G2 = 200 = 475 (kg/h) Löôïng aåm boác hôi: W= G2 – G1 = 475 – 200 = 275 kg/h Caân baèng aåm: W = L(d2 – d1) = L (d2 – d0) Löôïng khoâng khí khoâ caàn ñeå boác hôi 1 kg aåm vaät lieäu: l= = = = 41,494 kg kk khoâ/kg aåm Löôïng khoâng khí khoâ caàn: Lo= lxW = 41,494x275 = 11410,85 kg kk khoâ/h THÔØI GIAN SAÁY Theo taøi lieäu “ Kó thuaät cheá bieán cheø” cuûa I.A.Khotrolava. (Ngoâ Höõu Hôïp & Nguyeãn Naêng Vinh dòch). Ñoä aåm ñaàu, % Ñoä aåm cuoái, % Thôøi gian saáy, h U’(vl öôùt) U (vl khoâ) U’ U 63,5 173,97 20,1 25,16 0,32 14,3 16,69 5,72 6,07 0,25 63,5 173,97 5,72 6,07 0,52 Goïi Uth: ñoä aåm tôùi haïn, U*: ñoä aåm caân baèng. Thay vaøo phöông trình thôøi gian saáy: t = Ta ñöôïc: 0,32 = 0,25 = 0,52 = Giaûi heä 3 phöông trình treân ta ñöôïc: Uth = 79,57% U* = 0,38% N = 5282,52 kg aåm/(kg vaät lieäu khoâxh) Muoán tính thôøi gian saáy töø ñoä aåm töø Uo= 150% xuoáng U2 = 5,26% (vaät lieäu saáy cuûa ñeà taøi) thì toán khoaûng thôøi gian laø: t = = = 0,4997 h = 29,98 ph » 30 ph = 0,5h vaäy thôøi gian saáy laø 30 phuùt.  Tính kích thöôùc thieát bò saáy BAÊNG TAÛI: Soá löôïng baêng taûi: Khoái löôïng rieâng cuûa cheø coù W1= 60%: khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc :rn = 998 kg/m3 khoái löôïng rieâng cuûa cheø khoâ:ro = 24 kg/m3 thay vaøo coâng thöùc ta ñöôïc: r1 = 57,91 kg/m3 Theå tích vaät lieäu chöùa trong thieát bò: V= V1t = t (6.28[2]) V1, G1, r1: theå tích, khoái löôïng vaø khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu vaøo thieát bò: t : thôøi gian saáy. V1= = = 8,202 m3/h. Naêng suaát cuûa thieát bò saáy baêng taûi: V1 = (6.29[2]) d: chieàu daøy lôùp vaät lieäu treân baêng taûi, m d = 0,03m. B: chieàu roäng baêng, m Lb: chieàu daøi baêng taûi, m Choïn B = 2 m. Thay soá vaøo phöông trình treân ta ñöôïc: Lb = = = 68,35 » 69 m Ta chia baêng taûi thaønh nhieàu baêng taûi ngaén Soá taàng baêng taûi choïn laø i = 3. Chieàu daøi cuûa moãi baêng taûi laø: lb = = 23 m. Tính con laên ñôõ baêng: Khoaûng caùch giöõa 2 con laên ôû nhaùnh coù taûi: lt = A – 0,625B (5.8[2]) A: haèng soá phuï thuoäc khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu r = 57,91< 1000 kg/m3 Þ A= 1750mm Vaäy: lt = 1,75 – 0,625 x 2 = 0,45 m Khoaûng caùch giöõa hai con laên ôû nhaùnh khoâng taûi: lo = 2lt = 2 x 0,45 = 0,9 m Soá con laên baèng: Nhaùnh khoâng taûi: n1= = = 25,6 choïn 26 Nhaùnh coù taûi: n2 = = = 51,1 choïn 52 Þ toång soá con laên caàn duøng laø: n = (n1 + n2 ) x i = (26 + 52) x 3 = 234 con. Kích thöôùc con laên: Ñöôøng kính 120mm Chieàu daøi 2000mm Laøm baèng theùp CT3 Kích thöôùc baùnh laên: Ñöôøng kính 300mm = f2 Chieàu daøi 2000mm Laøm baèng theùp CT3 Kích thöôùc thaân thieát bò Chieàu daøi: Lh = lb + 2 Lbs = 23 + 2.0,5 = 24 m Chieàu cao: choïn khoaûng caùch giöõa 2 baêng laø 0,9 m Hh = i dbaêng + (i-1)d + 2dbs = 3x0,3 + 2x0,9 + 2x0,9= 4,5 m Chieàu roäng: Bh = B + 2Bbs = 2 + 2x0,3 = 2,6 m Kích thöôùc phuû bì: töôøng xaây baèng gaïch, beà daøy töôøng d1= 250 mm. Töôøng ñöôïc phuû lôùp caùch nhieät d2 = 50 mm. traàn ñoå beâtong daøy d3 = 100 mm coù lôùp caùch nhieät d4 = 50 mm Chieàu daøi haàm: L = 24 + 2x(0,1+0,25) = 24,7m Chieàu roäng haàm: B = 2,6 + 2x(0,05+ 0,25) = 3,2m Chieàu cao haàm: H = 4,5 + 0,1 + 0,05 = 4,65 m Tính vaän toác doøng khí trong quaù trình saáy lí thuyeát: vôùi wk: vaän toác TNS trong haàm saáy. Vo: löu löôïng theå tích TNS Ftd: tieát dieän töï do giöõa hai taàng baêng taûi: Ftd= Bhd = 2,6x0,9 = 2,34 m2 Löu löôïng theå tích taïi ñieåm B vaø Co VB = LonB = 11410,85x 1,1124 = 12693,43 m3/h VC0 = LonB = 11410,85x 0,966 = 11022,88 m3/h Löu löôïng theå tích trung bình: Vo = ½( VB + VCo) = ½ (12693,43 + 11022,88) = 11858,15 m3/h Þ vaän toác doøng khí: = 1,41 m/s Taùc nhaân saáy trong quaù trình saáy thöïc seõ coù toác ñoä lôùn hôn ta giaû söû wk = 1,5 m/s ÑOÄNG CÔ BAÊNG TAÛI Vì baêng taûi di chuyeån vôùi vaän toác thaáp (soá voøng quay cuûa tang nhoû). Vaän toác baêng taûi: m/s Vaän toác cuûa tang: v/ph Þ caàn choïn nhieàu boä truyeàn ñeå coù tæ soá truyeàn lôùn. Choïn ñoäng cô ñieän: Ñeå choïn ñoäng cô ñieän, tính coâng suaát caàn thieát: N: coâng suaát treân baêng taûi P: löïc keùo baêng taûi. P = (mbaêng + mvl )g Tính mbaêng ta choïn baêng laø theùp khoâng ræ coù r = 7900 kg/m3, beà daøy d = 1 mm. mbaêng = LbdBr = 69 x 0,001 x 2 x 7900 = 1090,2 kg. mvl = G1t = 475 x 0,5 = 237,5 kg. Þ P = (1090,2 + 237,5)x 9,81 = 13024,737 N ÞkW h: hieäu suaát chung h= h12h23h3 h= 0,97 hieäu suaát boä truyeàn baùnh raêng h = 0,995: hieäu suaát cuûa moät caëp oå laên. h= 1: hieäu suaát cuûa khôùp noái. h= 0,972x 0,9953x1 = 0,927. Ñeå ñaûm baûo cho baêng taûi treân cuøng quay ñuùng vaän toác ñaët ra ta phaûi nhaân theâm 0,942 vaøo hieäu suaát chung (hieäu suaát cuûa boä truyeàn ñai) (vì cô caáu truyeàn ñoäng giöõa caùc baêng taûi). kW Þ ta choïn ñoäng cô loaïi A02-41-8, baûng 28[9] T323 ta coù caùc thoâng soá sau: coâng suaát ñoäng cô: Nñc = 2,2 kW. Soá voøng quay ñoäng cô: nñc = 720 v/ph. Phaân phoái tæ soá truyeàn: Tæ soá truyeàn ñoäng chung i = ibnibt ibn: tæ soá truyeàn cuûa boä truyeàn baùnh raêng caáp nhanh. ibt: tæ soá truyeàn cuûa boä truyeàn baùnh raêng caáp chaäm. Choïn ibn = 16,65. Ñeå taïo ñieàu kieän boâi trôn hoäp giaûm toác baèng phöông phaùp ngaâm daàu: ibn = (1,2¸1,3)ibt Baûng heä thoáng: Truïc Thoâng soá Truïc ñoäng cô I II i ibn = 16,65 ibt = 17,87 n (v/ph) 720 42,24 2,42 N (kW) 0,604 0,583 0,560 Cô caáu truyeàn ñoäng baèng ñai giöõa 2 taàng baêng taûi: tính theo taøi lieäu [9] Choïn loaïi ñai vaûi cao su. Ñöôøng kính baùnh ñai daãn. ,mm (5-6[9]) mm Theo baûng 5.1[9], ta choïn D1 = 900 mm Vaän toác voøng: (5-7[9]) Naèm trong phaïm vi cho pheùp <30 m/s Ñöôøng kính baùnh ñai bò daãn. D2 = iD1 = D1 vì tæ soá truyeàn baèng 1 n1 = n2 = 2,42 voøng/ph. Chieàu daøi ñai Khoaûng caùch truïc A = 1,26 m Chieàu daøi ñai: (5-2[9]) = 5,35 m Goác oâm: a1 = a2 180o vì D1 = D2 Ñònh tieát dieän ñai: Chieàu daøy ñai baûng 5-2[9] ñoái vôùi ñai vaûi cao su Vaäy Theo baûng 5-3[9], ta choïn ñai coù chieàu daøy 13,5mm. Laáy öùng suaát caêng ban ñaàu N/mm2 Theo trò soá . Tra baûng 5-5[9] tìm ñöôïc [sp]o = 2,35 N/mm2. Caùc heä soá: Ct = 0,8 (baûng 5-6[9]) Ca = 1 (baûng 5-7[9]) Cv = 1,03 (baûng 5-8[9]) Cb = 1 (baûng 5-9[9]) Chieàu roäng b cuûa baùnh ñai tính theo coâng thöùc: mm tra baûng 5-4[9] ta choïn b = 175mm Ñònh chieàu roäng baùnh ñai (baûng 5-10[9]) B= 200 mm Löïc caêng ban ñaàu: N = 4,252 KN (5-16[9]) Löïc taùc duïng leân truïc: KN (5-17[9]) Tính toaùn truïc baêng taûi: Ta coù coâng thöùc: , mm (7-2[9]) C= 130-110 ñoái vôùi theùp CT5, ta choïn C=110 mm vaäy ta choïn ñöôøng kính truïc laø 65mm. Ñeå ñaûm baûo cho löôùi inox khoâng bò tröôït treân tang daãn ta gaén theâm nhöõng maáu nhoû treân tang daãn, kích thöôùc cuûa maáu ñöôïc choïn nhö sau: daøi 20mm, roäng 10mm, cao 10mm. Treân voøng tang ta seõ boá trí 6 maáu nhö treân, suy ra khoaûng caùch giöõa caùc maáu cuõng chính laø khoaûng caùch giöõa caùc loã treân löôùi laø: CAÂN BAÈNG NHIEÄT Saáy lí thuyeát: Naêng löôïng tieâu hao cho quaù trình saáy lí thuyeát: Qo = Lo (I1 – Io) = 11409,75( 145,226 – 67,613) (7.15[1]) = 885630,3011 kJ/h = 246,008 W Naêng löôïng tieâu hao tính cho 1 kg aåm bay hôi: ==3220,474 kJ/kg aåm. (7.16[1]) toån hao nhieät trong quaù trình saáy thöïc: Toån thaát nhieät do vaät lieäu saáy mang ra khoûi haàm: vôùi G2: khoái löôïng vaät lieäu ñaàu ra, kg/h W: löôïng aåm caàn taùch, kg/h Cvl: nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu ra khoûi haàm saáy, kJ/kg.ñoä tvlñ, tvlc : nhieät ñoä vaät lieäu luùc vaøo vaø ra khoûi haàm saáy. tvlñ = to = 25oC tvlc = t2 = 40oC ( saáy cuøng chieàu, vaät lieäu deã haáp thuï nhieät) Nhieät dung rieâng cuûa khoai mì ra khoûi haàm saáy: Cvl = Cvlk ( 1-W2) + CaW2 Vôùi Cvlk: nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu khoâ tuyeät ñoái. Cvlk = 1,5 kgJ/kgñoä (theo TL [1] thì ñoái vôùi vaät lieäu thöïc phaåm thì Cvl = 1,2 –1,7 kJ/kgñoä) Ca : nhieät dung rieâng cuûa nöôùc Ca = 4,18 kJ/kgñoä. ® Cvl = 1,5(1-0,05) + 4,18 x 0,05 = 1,634 kJ/kgñoä. Thay soá ta ñöôïc: = 17,825 kJ/kg aåm Toån thaát ñeå ñun noùng boä phaän vaän chuyeån chieám khoaûng 2%qo ® qvc = 2%qo = 0,02 x 3220,474 = 64,409 kJ/kg aåm. Nhieät toån thaát ra moâi tröôøng: Nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh bao goàm: Nhieät toån thaát qua töôøng: qt Nhieät toån thaát qua traàn: qtr Nhieät toån thaát qua neàn: qn Nhieät toån thaát qua cöûa: qc Nhieät toån thaát do môû cöûa: qmc Nhieät toån thaát ñoäng hoïc: qñh Þ qxq = qt + qtr + qn + qc + qmc + qñh 3.1 Toån thaát nhieät qua töôøng: Giaû thieát quaù trình truyeàn nhieät töø TNS ra ngoaøi khoâng khí laø truyeàn nhieät bieán thieân oån ñònh, nghóa laø nhieät ñoä TNS thay ñoåi theo khoâng gian chöù khoâng thay ñoåi theo thôøi gian. Heä soá truyeàn nhieät tính theo coâng thöùc: vôùi: a1: heä soá caáp nhieät töø TNS vaøo töôøng, W/m2.ñoä a2: heä soá caáp nhieät töø maët ngoaøi haàm saáy ra moâi tröôøng, W/m2.ñoä li : heä soá daãn nhieät cuûa caùc vaät lieäu laøm töôøng, W/mñoä. Töôøng goàm 2 lôùp: moät lôùp gaïch d1= 250mm moät lôùp caùch nhieät d2= 50mm (boâng thuyû tinh) Tra baûng T416, TL [5] ta ñöôïc: l1 = 0,77 W/m2ñoä l2 = 0,058 W/m2ñoä Tính heä soá caáp nhieät a1: a1 = A(a’1 + a”1) W/m2ñoä (VI-38[3]) vôùi A = 1,2 –1,3 : heä soá tuøy thuoäc cheá ñoä chuyeån ñoäng cuûa khí. Ôû cheá ñoä chaûy xoaùy vaø töôøng nhaùm A= 1,2 a’1: heä soá caáp nhieät cuûa khoâng khí chuyeån ñoäng cöôõng böùc, W/m2ñoä. a”1: heä soá caáp nhieät do ñoái löu töï nhieän, W/m2ñoä Nhö vaäy khoâng khí noùng ñöôïc vaän chuyeån baèng quaït thì heä soá caáp nhieät seõ bao goàm aûnh höôûng cuûa ñoái löu töï nhieân & ñoái löu cöôõng böùc. Tính heä soá caáp nhieät cuûa khoâng khí noùng chuyeån ñoäng cöôõng böùc: Coâng thöùc toång quaùt cho khí chaûy doïc theo töôøng phaúng: a’1= , W/m2ñoä (VI-39[3]) vôùi: lt : heä soá daãn nhieät cuûa khoâng khí ôû nhieät ñoä trung bình, W/mñoä ttb = = 70oC lt = 0,0297 , W/m2ñoä Nu1’= c Ren (VI- 41[3]) c, n: heä soá phuï thuoäc vaøo cheá ñoä chuyeån ñoäng cuûa khí. Chuaån soá Re ñöôïc tính theo coâng thöùc: Re= (VI-42[3]) Vôùi: wt = 1,5 m/s : vaän toác doøng khí trong haàm rt = 1,029 kg/m3: khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí ôû nhieät ñoä trung bình mt = 20,6.10-6 Pa.s: ñoä nhôùt cuûa khí ôû nhieät ñoä trung bình Caùc thoâng soá cuûa khí tra ôû T.318 taøi lieäu [4] dtñ : ñöôøng kính töông ñöông cuûa haàm saáy. dtñ = (VI-43[3]) == 2 m Þ Re= = 149854 Re > 4.104 thì c= 0,032 vaø n = 0,8 Þ Nu1’= 0,032 x (149854)0,8 = 442,27 Þ a’1= = 0,547 W/m2ñoä. Tính heä soá caáp nhieät cuûa khoâng khí noùng chuyeån ñoäng töï nhieân: a’’1= , W/m2ñoä (VI-44[3]) vôùi Nu1’’= e (Gr.Pr)m (VI-45[3]) e, m: heä soá phuï thuoäc vaøo tích soá (Gr.Pr). Coâng thöùc naøy ñöôïc duøng khi Pr>0,7 Coâng thöùc tính Grassholf (Gr) Gr= (VI-46[3]) Ttb= 70+ 273 = 343K, nhieät ñoä trung bình cuûa TNS, K g = 9,81 m2/s : gia toác troïng tröôøng. DT= ttb – tT1, K ttb : nhieät ñoä trung bình cuûa TNS tT1: nhieät ñoä töôøng tieáp xuùc vôùi TNS. Caùc thoâng soá söû duïng trong coâng thöùc tính Gr laáy theo nhieät ñoä cuûa maøng tm tm = choïn tT1 = 69,45 oC DT = 70- 69,45 = 0,55oC tm = = 69,725oC rt = 1,029 kg/m3 mt = 20,6.10-6 Pa.s Þ Gr = = 1,73622.1014 Coâng thöùc tính chuaån soá Pr: Pr = (VI-47[3]) CT: nhieät dung rieâng ñaúng aùp, J/kgñoä CT = 1010 J/kgñoä Pr = = 0,7005 > 0,7 duøng coâng thöùc (VI-44) ñöôïc Þ Gr.Pr =1,73622.1014x0,7005 = 1,21622.1014. Theo baûng T.173- [3], ta coù e = 0,135 vaø m= 1/3 Þ Nu1’’= 0,135(1,12622.1014)1/3 = 6688,641 Þ a’’1= = 44,145 W/m2ñoä Þ a1 =1,2(0,547 +44,145) = 53,630 W/m2ñoä Nhieät taûi rieâng truyeàn töø taùc nhaân saáy vaøo töôøng saáy: q1= a1DT= 53,630x 0,55 = 29,497 W/m2 Tính heä soá caáp nhieät a2: a2 = a2’ + a2” a2’: heä soá caáp nhieät do ñoái löu töï nhieân a2”: heä soá caáp nhieät do böùc xaï nhieät töø töôøng ngoaøi cuûa haàm saáy ra moâi tröôøng. Tính a2’: Khoâng khí chuyeån ñoäng töï do beân ngoaøi töôøng haàm saáy thaúng ñöùng thì: a2’= 1,98 Vôùi: Dt2 = tT2 – txq : hieäu soá giöõa nhieät ñoä töôøng vaø khoâng khí xung quanh, oC choïn tT2 = 29oC txq = 25oC Dt2 = 29 – 25 = 4oC Þ a2’= 1,98 = 2,8 W/m2 ñoä Tính a2” vôùi: TT2 = 29 + 273 = 302K TT2: nhieät ñoä cuûa töôøng haàm saáy phía tieáp xuùc vôùi khoâng khí beân ngoaøi. Tt = 25 + 273 = 298 K : nhieät ñoä cuûa töôøng phaân xöôûng T2 = 25 + 273 = 298 K : nhieät ñoä cuûa khoâng khí beân ngoaøi. C1-2 = 4,15 – 4,25 W/m2K4: heä soá böùc xaï chung. Choïn C1-2= 4,15 W/m2K4 = 4,482 a2 = 2,8 + 4,482 = 7,282 Nhieät taûi rieâng truyeàn töø maët ngoaøi töôøng haàm saáy ra moâi tröôøng xung quanh: q2= a2Dt2 = 7,282 x 4 = 29,128 W/m2 Vaäy heä soá truyeàn nhieät Kt laø: = 0,745 W/m2 ñoä. Kieåm tra giaû thieát veà nhieät ñoä: Baèng caùch kieåm tra nhieät taûi rieâng q1 vaø q2: = 1,24%< 5% ( chaáp nhaän) Tính nhieät ñoä maët töôøng haàm saáy roài so saùnh vôùi nhieät ñoä tT1= 69,45oC vaø tT2= 29oC ñaõ giaû thieát ban ñaàu. tT1 = ttb - = 70 - = 69,375oC tT2 = tk + = 25 + = 29,602oC vôùi tk: nhieät ñoä khoâng khí trong phaân xöôûng. Kieåm tra sai soá: <5%: chaáp nhaän. <5%: chaáp nhaän. Vaäy giaû thieát ban ñaàu coù theå chaáp nhaän ñöôïc. Tính nhieät toån thaát qua töôøng: , kJ/kgaåm (VI-62[3]) Ft = 2LhHh = 2x24x4,5 = 216 m2 : hieäu soá nhieät ñoä trung bình, oC. (VI-64[4]) Dtñ = t1 – tk = 100 – 25 = 75oC Dtc = t2 – tk = 40 – 25 = 15oC = 37,28oC = 78,534 kJ/kgaåm 3.2 Nhieät toån thaát qua traàn haàm saáy: Quùa trình caáp nhieät cho traàn haàm saáy tính toaùn gioáng nhö töôøng haàm saáy nhöng laïi laø töôøng naèm ngang: Traàn goàm 2 lôùp: Lôùp caùch nhieät daøy d2 = 50mm, l1 = 0,058W/m2 ñoä theo T416 TL[5] Lôùp beâtoâng daøy d2 = 100mm, l2 = 1,28 W/m2 ñoä Tính heä soá caáp nhieät a1: Coâng thöùc a1 = A(a’1 + a”1) , A=1,2 Heä soá caáp nhieät cuûa khoâng khí noùng cöôõng böùc: a’1== 0,547 W/m2ñoä (ñaõ tính ôû phaàn treân.) Heä soá caáp nhieät cuûa khoâng khí noùng chuyeån ñoäng töï nhieân:giaûm 30% so vôùi coâng thöùc (VI-44) a”1=0,7 W/m2ñoä (VI-65[3]) Tính heä soá caáp nhieät a2: Heä soá caáp nhieät do ñoái löu töï nhieân cuõng tính nhö treân nhöng phaûi taêng theâm 30% a2’= 1,98x1,3 W/m2ñoä (VI-66a[3]) Caùc böôùc tính coøn laïi tính töông töï nhö treân, sau khi tính laëp nhieàu laàn ta thu ñöôïc keát quaû sau: tT1 DtT1 a1 q1 tT2 Dt2 a2 q2 (q1-q2)/q1*100% 69.500 0.500 62.83 31.415 28.8 3.800 8.072 30.672 2.367 Ta thaáy sai soá nhoû hôn 5% neân coù theå xem giaû thieát ban ñaàu laø ñuùng: Vaäy heä soá caáp nhieät Ktr = 0,926 W/m2ñoä Kieåm tra caùc giaû thieát veà nhieät ñoä: tT1 tT2 K Ktra tT1 Sai soá tT1 Ktra tT2 Sai soá tT2 69.500 28.800 0.926 69.337 0.235% 30.106 4.73% Ta thaáy caùc giaû thieát veà nhieät ñoä ñeàu chaáp nhaän ñöôïc vì sai soá <5%. Ftr = LhBh = 24x2,6 = 62,4 m2 , kJ/kg aåm kJ/kgaåm. 3.3 Nhieät toån thaát qua neàn: kJ/kgaåm (VI-70[3]) Dieän tích neàn Fn Fn = LhBh = 24x2,6 = 43,2 m2 qno:toån thaát rieâng cuûa 1m2 neàn, phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä trung bình vaø vò trí haàm saáy trong phaân xöôûng. Nhieät ñoä trung bình cuûa taùc nhaân saáy trong haàm laø 70oC, giaû söû töôøng haàm saáy caùch töôøng bao che cuûa phaân xöôûng 2m. Theo baûng 7.1 T142 [1], ta coù qn0 = 44,2 W/m2 Vaäy = 36,106 kJ/kg aåm. 3.4 Nhieät toån thaát qua cöûa: kJ/kgaåm. Cöûa goàm 3 lôùp: Lôùp tieáp xuùc vôùi khoâng khí xung quanh vaø taùc nhaân baèng Al coù d1 = d2 = 2mm. Tra baûng T147[5] ta coù l1= 203,5 W/m2ñoä. Lôùp giöõa caùch nhieät beà daày d2 = 28mm, l2= 0,058 W/m2ñoä. Tính Kc töông töï nhö tính Kt ta thu ñöôïc baûng keát quaû sau ñaây sau khi ñaõ tính laëp nhieàu laàn. tT1 DtT1 a1 q1 tT2 Dt2 a2 q2 (q1-q2)/q1*100% 68.28 1.72 48.858 84.036 35.000 10.000 8.14 81.401 3.136 Vaäy heä soá truyeàn nhieät Kc baèng: =1,597 W/m2ñoä Kieåm tra giaû thieát veà nhieät ñoä: tT1 tT2 K Ktra tT1 Sai soá tT1 Ktra tT2 Sai soá tT2 68.28 35.000 1.597 68.529 0.356% 33.83 3.344% Vaäy giaû thieát nhieät ñoä laø ñuùng. Fc = 2BhHh = 2x,6x4,5 = 23,4 m2 = 18,238 kJ/kgaåm. 3.5 Nhieät toån thaát do môû cöûa: Theo kinh nghieäm qmc baèng 10%(qt vaø qn) qmc = 0,1(78,543+36,106) = 11,465 kJ/kg aåm. 3.6 Toån thaát nhieät ñoäng hoïc: Ñaây laø löôïng nhieät tieâu toán ñeå laøm thay ñoåi traïng thaùi cuûa taùc nhaân saáy ôû ñaàu haàm vôùi traïng thaùi (d1, T1) thaønh (d2, T2). qñh = A(d2 – d1)(T1+T2) J/kg aåm (VI-74[3]) Trong ñoù: A: heä soá thöïc nghieäm, A=0,0055 T1, T2: nhieät ñoä taùc nhaân tröôùc vaø sau haàm saáy, K qñh = 0,0055(0,0408-0,0167)(40+273+100+273) = 0,0909 J/kg aåm = 0,0909x10-3 nhoû ® boû qua. Þ Toång nhieät löôïng toån thaát qua moâi tröôøng xung quanh: qxq = 78,543+28,199+36,106+18,238+11,465 = 172,511 kJ/kg aåm. TÍNH TOAÙN QUAÙ TRÌNH SAÁY THÖÏC: Löôïng nhieät caàn boå sung D ñöôïc tính nhö sau: D = Ca.tvlñ – qxq - qvl - qct = 4,18.25 – 172,511 -17,828 - 64,409 = - 150,285 kJ/ kg aåm. Theo ñònh nghóa: D= , D< 0 Þ I2< I1 Nhö vaäy ñieåm C0 seõ di chuyeån ñeán ñieåm C’ vaø ñöôøng BC’ seõ naèm döôùi ñöôøng BCo Haøm aåm d2’: trong ñoù: Cdx (do) = Cpk + Cpa.d0 (7.10[1]) = 1,004+ 1,842x0,0167=1,0348 kJ/kg i2: entalpy mol cuûa 1 kg hôi nöôùc i2 = 2500 + 1,842t2 = 2500 + 1,842x40 = 2573,68 kJ/kg. Þkgaåm/kgkkkhoâ. Entalpy I2’= Cpk.t2 + d2’.i2 = 1,004x40 + 0,0395x2573,68 = 141,825 kJ/kgkkkhoâ. Vôùi Cpk: nhieät dung rieâng cuûa khoâng khí khoâ. Cpa: nhieät dung rieâng cuûa hôi nöôùc. Ñoä aåm töông ñoái: (vì nhieät ñoä t2 khoâng ñoåi) Löôïng khoâng khí khoâ caàn duøng: L’=Wl’=Wkgkkkhoâ/h. Löôïng khoâng khí khoâ caàn duøng ñeå boác hôi 1 kg aåm. l' = kgkkkhoâ/kgaåm Löôïng nhieät tieâu hao rieâng: q= qo - D = 3320,474 + 150,285 = 3470,759 kJ/kgaåm. Löôïng nhieät caàn ñöa vaøo heä thoáng: Q= qW = 3470,759 x275 = 954458,725 kJ/h = 265,127 kW LAÄP BAÛNG CAÂN BAÈNG NHIEÄT Nhieät löôïng tieâu hao rieâng: q= qo - D = 3320,474 + 150,285 = 3470,759 kJ/kgaåm. Nhieät löôïng coù ích ñeå boác hôi aåm: q1 = i2 – Ca.tvl = (2500 + 1,842 x 40) – 4,18 x 25 = 2469,18 kJ/kgaåm. Toån thaát nhieät do TNS mang ñi q2: q2 = qTNS = l’Cdx(do)(t2 – to) = 43,860x1,0348(40-25) = 680,789 kJ/kgaåm. Toång nhieät löôïng coù ích & toån thaát: q' = qxq + q1 + qVLS + qTNS + qct = 172,551 + 2469,18 + 17,825 + 680,789 + 64,409 = 3404,754 kJ/kgaåm. Sai soá tính toaùn nhieät: Þ chaáp nhaän keát quaû tính toaùn ôû treân. Baûng caân baèng nhieät: STT Ñaïi löôïng Kí hieäu kJ/kgaåm % 1 2 3 4 5 6 7 8 Nhieät löôïng coù ích Toån thaát nhieät do TNS Toån thaát nhieät do VLS Toån thaát nhieät do TBCT Toån thaát ra moâi tröôøng Toång nhieät löôïng tính toaùn Toång nhieät löôïng tieâu hao Sai soá töông ñoái q1 q2 qvl qct qxq q’ q e 2469,18 680,789 17,825 64,409 172,551 3404,754 3470,759 72,52 20 0,52 1,89 5,07 100 2,64 Hieäu suaát cuûa thieát bò saáy thöïc: hT = Kieåm tra giaû thieát veà toác ñoä TNS trong haàm saáy: TNS ra khoûi haàm saáy t2 = 40oC, j2= 82.76% = 83%. Tra phuï luïc 5[1], ta ñöôïc theå tích rieâng nC = 0,965 m3/kg. VC = L’nC = 12016,401x 0,965 = 11595,830 m3/h. TNS tröôùc khi vaøo haàm saáy ta ñaõ tra theo baûng 1, nB = 1,1124 m3/kg. VB = L’nB = 12016,401x 1,1124 = 13367,048 m3/h. Löu löôïng theå tích trung bình cuûa TNS ñi trong haàm: V=1/2(VC + VB) =1/2(11595,830+13367,048) = 12481,439 m3/h = 3,467 m/s. Kieåm tra toác ñoä TNS ñaõ giaû thieát: Toác ñoä trung bình cuûa TNS trong quaù trình saáy thöïc w baèng: m/s moïi tính toaùn coù theå xem laø ñuùng. TÍNH TOAÙN VAØ CHOÏN THIEÁT BÒ PHUÏ CALORIFER: tính toaùn theo taøi lieäu [6] Söû duïng calorifer khí hôi ñeå gia nhieät khoâng khí: Hôi baõo hoøa ñi trong oáng Khoâng khí ñi ngoaøi oáng. Caùc thoâng soá vaät lí cuûa hôi baõo hoøa tra T318[4] to = 120oC. p = 2,025at r=2207kJ/kg: aån nhieät hoùa hôi. Tính toaùn nhieät calorifer: Coâng suaát nhieät cuûa calorifer: Q= qW = 3470,759 x275 = 954458,725 kJ/h = 265,127 kW Löôïng hôi caàn thieát ñeå gia nhieät khoâng khí: Giaû söû hieäu suaát cuûa calorifer laø 95%. kg/h. Söû duïng oáng chuøm coù caùnh (oáng laøm baèng theùp CT10) d2: ñöôøng kính ngoaøi, d1: ñöôøng kính trong choïn oáng = chieàu daøi moãi oáng: l=1m ñöôøng kính caùnh dc= 38mm chieàu daøy caùnh dc= 0,5mm böôùc oáng s1= s2 = 44mm khoaûng caùch giöõa caùc caùnh t= 3mm oáng baèng theùp coù heä soá daãn nhieät l=45W/m2K, caùnh baèng ñoàng lc=110W/m2K dc dc t d2 s1 s1 s2 Hình 1: Caùc kích thöôùc cuûa caùnh troøn Tính hieäu soá nhieät ñoä trung bình: Hieäu soá nhieät ñoä cuûa 2 doøng löu chaát ôû ñaàu vaøo vaø ra cuûa calorifer: l : dieän tích phaàn caùnh cuûa moät oáng. : dieän tích phaàn khoâng caùnh cuûa moät oáng. : dieän tích ngoaøi cuûa moät oáng coù caùnh (phía khoâng khí). : dieän tích trong cuûa moät oáng coù caùnh (phía hôi nöôùc ngöng tuï). Hình 2: Caùc dieän tích beà maët cuûa oáng coù caùnh Soá caùnh treân moät oáng vôùi sc = t+ dc = 3+ 0,5 = 3,5mm nc === 286 caùnh. Chieàu cao caùnh: h= = = 4 mm Dieän tích caùnh (boû qua phaàn ñænh caùnh) (2-127[6]) = = 0,244 m2 Dieän tích khoaûng caùch giöõa caùc caùnh: pd2tnc = px0,03x0,003x286 = 0,081 m2 Ñöôøng kính töông ñöông cuûa oáng: (2-126[6]) = = 0,0179 m Choïn vaän toác khí vaøo calorifer laø w = 3,5 m/s Toác ñoä khoâng khí taïi khe heïp: wmax = = = 11,98 m/s (2-129[6]) Nhieät ñoä trung bình cuûa khoâng khí trong calorifer: 62,5oC Caùc thoâng soá cuûa khí: Ñoä nhôùt khoâng khí g=19,23.10-6 m2/s Heä soá daãn nhieät l = 0,0292 W/m2ñoä. Tieâu chuaån Re cuûa khoâng khí: Ref = (2-125a[6]) == 11151,43 Oáng xeáp sole, ta coù: Nuf = 0,251 Re0,67 (2-125[6]) = 0,251(11151,43)0,67 = 106,39 Heä soá toaû nhieät cuûa caùnh: = = 173,552 W/m2ñoä. Heä soá toaû nhieät töông ñöông cuûa phía oáng coù caùnh: (2-118[6]) trong ñoù: = 0,244+0,081 = 0,325 m2 = = 0,332 : hieäu suaát caùnh = 79,44 (2-121[6]) bh = 79,44x0,004 = 0,350 m (1) (2) töø (1) vaø (2) tra ñoà thò 2.31 T109[6] ta coù: =0,95 W/m2ñoä. Hieäu suaát truyeàn nhieät: Ôû ñaây: <1,4 ta coù theå aùp duïng coâng thöùc: Vôùi: ec: heä soá caùnh ec = 1+ (2-136[6]) ec = 1+ = 4 d: chieàu daøy vaùch oáng =1/2(30-26) = 2 mm heä soá toûa nhieät a1 khi ngöng hôi nöôùc trong oáng: (3.65[10]) d: ñöôøng kính trong cuûa oáng, d= 0,026m r=2207.103 J/kg (ñaõ tra ôû treân) Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng chaát ngöng tuï: =118,5oC Giaû söû tw = 117oC, Dt1= tngöng – tw = 3oC. caùc thoâng soá cuûa nöôùc l, m, r laáy ôû tm theo T311[4] ta coù: l = 68,57.10-2 W/m2ñoä m = 0,2403.10-3Ns/m2 r = 944,2 kg/m3 W/m2ñoä. Þ heä soá truyeàn nhieät: = 608,722 W/m2ñoä. Kieåm tra laïi ñoä cheânh leäch Dt1: q1 = KF1Dt vôùi Dt: ñoä cheânh leäch nhieät ñoä trung bình: T t2c t2ñ t F ==48,13oC. vaäy q1 = 608,722x48,13 = 29297,790 W/m2 maët khaùc: q1 = a1Dt1 ®oC. kieåm tra sai soá: Þ chaáp nhaän giaû thieát treân. Vaäy: a1 = 9833,522 W/m2ñoä. KF1 = 608,722 W/m2 ñoä. Kích thöôùc calorifer: Dieän tích beà maët caùc oáng: = 9,049 m2. Toång soá oáng: = 111 oáng. Choïn soá oáng trong moãi haøng m=9 oáng. Soá haøng oáng oáng. Kích thöôùc calorifer: Cao: h = 1 + 2hbs = 1 + 2x0,15 = 1,3 m. Roäng: b = zs1 + 2bbs = 13x0,044 + 0,08 = 0,652 m Daøi: c = ms1 = 9x0,044 + 0,08 = 0,476 m Kieåm tra laïi giaû thieát veà vaän toác: ta nhaän thaáy vaän toác tính ñöôïc xaáp xæ vôùi vaän toác maø ta giaû thieát laø 3,5 m/s Trôû löïc cuûa calorifer: (2-138[6]) trong ñoù: r: khoái löôïng rieâng cuûa khoâng khí. kg/m3. wmax: vaän toác khoâng khí trong calorifer. wmax = 11,98 m/s (ñaõ tính trong phaàn treân) z: soá haøng oáng cuûa calorifer. z = 13 x: heä soá trôû khaùng ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: (2-139[6]) = 0,1165 Vaäy trôû löïc qua calorifer: = 122,592 N/m2 TÍNH CYCLON: Naêng suaát khí vaøo cyclon chính laø naêng suaát khí ra khoûi haàm: VX = L’nC = Vc = 11595,830 m3/h.(ñaõ tính ôû treân) Naêng suaát khí vaøo cyclon lôùn neân ta seõ söû duïng nhoùm 4 cyclon: VX = 4Vs (4.69[8]) m3/h = 0,805 m3/s Khoái löôïng rieâng cuûa khí kg/m3. Ta choïn quaït cuûa vieän NIOGAS (baûng 4.1 [8]) Cho (theo soå tay 1 thì tæ soá naøy töø 540¸740), heä soá trôû löïc x = 160. Tính sô boä vaän toác qui öôùc vq’: m/s. Ñöôøng kính sô boä cuûa cyclon: m Theo tieâu chuaån D’ = 0,60m Þ D = 0,6 m. m/s. Kieåm tra vaän toác : Trôû löïc cuûa cyclon: (4.60[8]) N/m2 Caùc kích thöôùc cô baûn cuûa cyclon: Ñöôøng kính Chieàu roäng cöûa vaøo Chieàu cao cöûa vaøo Ñöôøng kính oáng taâm Chieàu cao voû truï Chieàu cao noùn. D,m b = 0,21D h = 0,66D do = 0,58D H1 = 1,6D H2 = 2D 0,6 m 0,126 m 0,396 m 0,348 m 0,96 m 1,2 m QUAÏT: Do heä thoáng saáy daøi, coù trôû löïc lôùn neân ta duøng 2 quaït ñaët ôû ñaàu vaø cuoái heä thoáng: Quaït ñaët ôû ñaàu heä thoáng – quaït ñaåy, coù nhieäm vuï cung caáp khoâng khí cho caloriphe. Khoâng khí ngoaøi trôøi ñöôïc quaït ñaåy ñöa qua caloriphe, trao ñoåi nhieät roài ñöa vaøo haàm saáy, qua 1 ñoaïn oáng cong 90o. Quaït ñaët ôû cuoái heä thoáng – quaït ñaåy, coù nhieäm vuï huùt taùc nhaân saáy qua thuøng saáy ñeå caáp nhieät cho vaät lieäu saáy vaø qua xyclon ñeå thu hoài saûn phaåm. Ñöôøng oáng töø sau haàm saáy ñeán tröôùc cyclon coù 2 ñoaïn cong 90o Quaït cung caáp khoâng khí cho calorifer vaø khaéc phuïc trôû löïc trong heä thoáng. Caùc trôû löïc goàm coù: Trôû löïc qua calorifer: DPca Trôû löïc qua cyclon: DPc Trôû löïc qua thieát bò saáy: DPs Trôû löïc qua ñöôøng oáng: DPoâ Aùp suaát ñoäng löïc hoïc: DPñ Trôû löïc cuûa calorifer: DPca = 122,592 N/m2. (ñaõ tính trong phaàn calorifer) Trôû löïc cuûa cyclon: DPc = 673 N/m2 Trôû löïc qua haàm saáy: Trôû löïc do ma saùt: l: heä soá ma saùt, l = 0,02 ¸ 0,05 ta choïn l = 0,04 (theo T224[4]). l: chieàu daøi maø TNS chuyeån ñoäng l = 4lb = 4 x 24 = 96 m. r = rB = 0,899 kg/m3 w : vaän toác TNS trong haàm, w = 1,5 m/s. d: ñöôøng kính töông ñöông cuûa tieát dieän maø TNS chaûy qua. m N/m2. Moãi baêng taûi caùch 2 ñaàu töôøng 30 cm vaø 70 cm. Trôû löïc cuïc boä qua 2 baêng taûi: Trôû löïc do ñoät thu töø baêng taûi ñeán khe heïp coi nhö 1 oáng gaäp. Tra baûng phuï luïc 8[1] Þ e = 1,1 N/m2. ® Trôû löïc cuïc boä trong haàm (TNS qua 5 laàn ñoåi höôùng). DPcb = 5P1 = 5x1,113 = 5,565 N/m2. Þ Trôû löïc cuûa buoàng saáy: DPs = 2,905 + 5,565 = 8,47 N/m2. Trôû löïc qua ñöôøng oáng: Trôû löïc cuïc boä qua ñöôøng oáng: Ñoät môû töø quaït vaøo calorifer: Vaän toác khí trong oáng töø quaït vaøo calorifer: Trôû löïc ñoät môû töø quaït vaøo calorifer: N/m2. Ñoät thu töø calorifer vaøo oáng: Ñöôøng oáng daãn töø calorifer vaøo haàm saáy coù ñöôøng kính d = 600 mm. Vaän toác khí trong oáng: m/s Trôû löïc ñoät thu: N/m2. Ñoät môû töø oáng vaøo haàm saáy: coâng thöùc trong Phuï luïc 8[1]. N/m2. Ñoät thu töø haàm saáy vaøo oáng daãn ra cyclon choïn oáng coù ñöôøng kính f = 0,5 m. m/s (thoaû ñieàu kieän laøm vieäc cuûa cyclon v=12¸25 m/s). N/m2. Trôû löïc do ñoåi höôùng: Ta nhaän thaáy töø haàm saáy ñeán quaït gaén lieàn cyclon coù 3 ñoaïn oáng ñoåi höôùng: x =ABC theo baûng T393 [4], ta choïn a/b =1 thì C = 1 R/dtñ =1 thì B = 0,21 Goùc q = 90o thì A = 1 Vaäy x =ABC = 0,21x1x1 = 0,21 N/m2 N/m2 Þ toång trôû löïc cuïc boä qua ñöôøng oáng laø: Þ DPcb = DPt1 + DPt2 + DPm1 + DPm2 +DPgap1 +DPgap2,3 = 33,332 + 116,917 +26,53 +59,92 +58,46 +12,959 = 307,718 N/m2 Trôû löïc do ma saùt treân ñöôøng oáng: l: chieàu daøi ñoaïn oáng, m l: heä soá ma saùt, choïn l = 0,03. Ñoaïn oáng Chieàu daøi,m Vaän toác, m/s Ñöôøng kính d,m Khoái löôïng rieâng r, kg/m3 DPms, N/m2 Töø quaït vaøo calorifer 5,0 10,46 0,6 1,128 15,427 Töø calorifer vaøo haàm 0,5 13,132 0,6 0,899 1,938 Töø haàm qua cyclon 3,0 16,4 0,5 1,035 25,503 Töø cyclon tôùi quaït 3,0 16,4 0,5 1,035 25,503 Toång 67,471 Aùp suaát ñoäng löïc hoïc: N/m2. Toång trôû löïc cuûa quaït: DP = DPca + DPc + DPs + DPoâ + DPñ = 122,592 + 673+8,47+(307,718+67,471)+151,693 = 1330,944 N/m2 = 135,672 mm H2O. choïn 2 quaït laøm vieäc, moãi quaït seõ phaûi khaéc phuïc trôû löïc mmH2O. Coâng suaát quaït: (II239b[4]) hq: hieäu suaát quaït. htr =1: laép tröïc tieáp vôùi truïc ñoäng cô ñieän Tra ñoà thò ñaëc tính quaït hình II, T485 [4]. Ta choïn quaït kí hieäu II4-70 No8. h= 0,7, toác ñoä baùnh guoàng 34 m/s, w= 65 rad/s V=Vtb = 12481,439 m3/h. r = 1,029 kg/m3 Coâng suaát ñoäng cô caàn duøng: kW. = 4,55 Hp. Choïn ñoäng cô 5 Hp. GAÀU TAÛI NHAÄP LIEÄU: Ta choïn cô caáu nhaäp lieäu baèng gaàu taûi vì coù caáu taïo ñôn giaûn, kích thöôùc nhoû goïn, coù khaû naêng vaän chuyeån vaät lieäu leân ñoä cao lôùn, naêng suaát cao. Do vaät lieäu saáy laø traø, hôi aåm, ta choïn gaàu taûi baêng vaän toác thaáp, gaàu coá ñònh Baûng 5.14[2] Choïn caùc chi tieát cô baûn cuûa gaàu taûi: Boä phaän keùo: Baêng ñöôïc laøm baèng vaûi cao su. Choïn chieàu roäng baêng 250mm, theo baûng 5.9/199[2], choïn soá lôùp vaûi z = 4 (do vaät lieäu daïng nheï) Gaàu: Choïn loaïi gaàu noâng, ñaùy troøn coù kích thöôùc cô baûn sau: A = 95 mm B = 200 mm h = 130 mm, chieàu cao cuûa gaàu R = 40 mm i = 0,75 l: dung tích moät gaàu. Caùc gaàu ñaùy troøn ñöôïc laép treân caùc boä phaän keùo caùch nhau moät khoaûng. a= (2,5÷3)h = 3xh = 3x 130 = 390 mm (5.21[2]) Tang daãn ñoäng: Tang daãn ñoäng cuûa baêng ñöôïc cheá taïo baèng haøn. Ñöôøng kính tang ñöôïc xaùc ñònh: D = (125÷250)z = 125 x 4 = 500 mm (5.22[2]) Choïn ñöôøng kính tang theo tieâu chuaån D = 500 mm. Theo baûng 5.11[2], choïn chieàu daøi tang L = 300 mm. Xaùc ñònh coâng suaát vaø naêng suaát gaàu taûi: Naêng suaát cuûa gaàu taûi: (5.25[2]) Trong ñoù: i: theå tích 1 gaàu, i = 0,75.10-3 m3 a: böôùc cuûa gaàu treân baêng, a = 0,39 m j = 0,8: heä soá chöùa ñaày r = 57,91 kg/m3: khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu v = 1,5 m/s vaän toác keùo baêng. = 0,481 taán/h = 481 kg/h Ta nhaän thaáy Q gaàn baèng naêng suaát nhaäp lieäu G1 = 475 kg/h. Þ ta choïn gaàu taûi nhö treân laø hôïp lí. Coâng suaát gaàu taûi: Coâng suaát caàn thieát cuûa ñoäng cô truyeàn chuyeån ñoäng cho gaàu taûi duøng baêng: (5.26[2]) Vôùi: Q: naêng suaát gaàu taûi, taán/h. H = 5m: chieàu cao naâng vaät lieäu cuûa gaàu taûi h= 0,7: hieäu suaát cuûa gaàu taûi. Tra baûng 5.13[2]. TÍNH KINH TEÁ STT Teân vaät lieäu Soá löôïng – khoái löôïng Ñôn giaù Thaønh tieàn 1 Baêng taûi(theùp khoâng ræ) 2180,4kg 50.000 109.020.000 2 Tang daãn ñoäng 6 caùi 700.000 4.200.000 3 Con laên ñôõ 243 con 100.000 23.400.000 4 Ñoäng cô baêng taûi 3 Hp (2,2kW) 500.000 1.500.000 5 Quaït 2*5 Hp 500.000 5.000.000 6 Hoäp giaûm toác 1 caùi 1.500.000 1.500.000 7 Oáng theùp f = 50-60mm 20m 100.000 2.000.000 8 Xi maêng 2500kg 1.000 2.500.000 9 Caùt 15 m3 50.000 750.000 10 Ñaù daêm 8 m3 100.000 800.000 11 Gaïch chòu löûa 54 m3 1.500.000 81.000.000 12 Caùch nhieät 15 m3 3.000.000 45.000.000 13 cöûa 2 cöûa 600.000 1.200.000 14 Oå bi lôùn 6 caùi 40.000 240.000 15 Oå bi nhoû 486 caùi 10.000 4.860.000 16 Theùp CT3 350kg 10.000 3.500.000 Chi phí vaät tö TVT = 286470.000 Ñoàng Chi phí cheá taïo: Calorifer: TC = 15.000.000 Ñoàng Haàm saáy: THS = 200.000.000 Ñoàng Toång chi phí cheá taïo: TCT = 215.000.000 ñoàng. Toång chi phí: T = TCT + TVT = 215.000.000 + 286470.000 = 501470.000 ñoàng. Chi phí phaùt sinh laø 5%. Vaäy giaù thaønh thieát bò laø: 526.543.500 ñoàng. KEÁT LUAÄN Ñeå thöïc hieän quùa trình saáy traø coù theå duøng nhieàu loaïi maùy khaùc nhau, tuøy thuoäc vaøo naêng suaát vaø caùc ñieàu kieän cuï theå cuûa töøng cô sôû. Thoâng duïng nhaát laø maùy saáy baêng taûi maø ta thieát keá. Theo tính toaùn chi phí ñaàu tö thieát bò ban ñaàu töông ñoái cao, tuy nhieân heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc neân ta seõ tieát kieäm ñöôïc thôøi gian vaø nhaân coâng, chaát löôïng saûn phaåm oån ñònh so vôùi nhöõng phöông phaùp thuû coâng neân veà laâu daøi phöông phaùp naøy seõ ñem laïi hieäu quûa cao. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1]. Traàn Vaên Phuù, “Tính toaùn vaø thieát keá heä thoáng saáy”, NXB Giaùo duïc. [2]. Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam, “Cô hoïc vaät lieäu rôøi”, NXB KHKT. [3]. Phaïm Vaên Thôm, “Soå tay thieát keá thieát bò hoùa chaát vaø cheá bieán thöïc phaåm ña duïng”, Ñaïi hoïc Caàn Thô, 1997. [4]. Caùc taùc giaû, “Soå tay quùa trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa chaát taäp 1&2”, NXB Khoa hoïc vaø kó thuaät, Haø Noäi, 1982. [5]. Phaïm Vaên Boân, Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam, “Ví duï vaø baøi taäp”, taäp 10 trong boä saùch “Quùa trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa hoïc”, tröôøng ÑH Baùch Khoa TpHCM. [6]. Buøi Haûi, Döông Ñöùc Hoàng, Haø Maïnh Thö, “Thieát bò trao ñoåi nhieät”, NXB KHKT. [7]. Nguyeãn Vaên Luïa, “Kó thuaät saáy vaät lieäu”, taäp 7 trong boä saùch “Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa hoïc vaø thöïc phaåm”, NXB ÑH Quoác gia Tp.HCM. [8]. Nguyeãn Vaên Luïa, “Khuaáy- Laéng -Loïc” trong boä saùch “Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa hoïc vaø thöïc phaåm”, NXB ÑH Quoác gia Tp.HCM. [9]. Nguyeãn Troïng Hieäp, Nguyeãn Vaên Laãm, “ Thieát keá chi tieát maùy”, NXB Giaùo duïc, 1999 [10].I.A. Khoâtroâlava, “ Kó thuaät cheá bieán cheø”, nd Ngoâ Höõu Hôïp & Nguyeãn Naêng Vinh, NXB Noâng nghieäp, Haø Noäi –1985.