Đồ án Thiết kế Máy sản xuất bánh đa

của tang dẫn, Dd1 = 150 mm nt = vg/ph CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI 6.1. Mục đích sấy bánh đa : Bánh đa sau khi được hấp chín có hình dạng tấm bản mỏng, ra khỏi thiết bị hấp có độ ẩm lớn được chuyển vào hệ thống sấy. Sấy bánh đa là để làm khô bánh đạt đến độ ẩm yêu cầu, đảm bảo vấn đề bảo quản, vận chuyển và sử dụng lâu dài . 6.2. Tính chất vật liệu sấy : 6.2. 1. Cấu trúc nguyên liệu : - Bánh đa là loại vật liệu có cấu tạo đồng nhất và háo nước, tuy nhiên là loại vật liệu mỏng dễ làm ráo nước và dễ sấy. 6.2.2. Độ ẩm của bánh đa : Độ ẩm tương đối : Là lượng nước chứa trong bánh đa quy về 1 đơn vị khối lượng bánh ướt. Độ ẩm tuyệt đối : Là lượng nước chứa trong bánh quy về 1 đơn vị khối lượng bánh khô kiệt. Tính hút nước của bánh đa và độ ẩm cân bằng Bánh đa là một loại vật liệu có khả năng hút hơi nước trong không khí Khả năng hút và thoát hơi nước của bánh đa phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí. - Độ ẩm cân bằng : ω2 < ωcb < ω1 6.2.3 Những hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình sấy bánh đa : a./. Quá trình di chuyển ẩm bên trong khi sấy bánh đa : Khi sấy phần nước bên trong bánh dần dần chuyển ra mặt ngoài và bốc hơi. Tốc độ chuyển dịch ẩm từ bên trong ra ngoài bề mặt thường khó hơn bay hơi bề mặt. Độ khô của bánh phụ thuộc vào môi trường xung quanh, nếu môi trường xung quanh có nhiệt độ tăng và độ ẩm giảm thì tốc độ bay hơi mạnh. b./. Quá trình bay hơi nước trên bề mặt vật liệu Hiện tượng bay hơi nước trên bề mặt một vật ướt chỉ xảy ra khi không khí xung quanh chưa đạt đến trạng thái bão hòa tức j < 100%. Độ ẩm của không khí xung quanh càng bé thì quá trình bay hơi càng dễ dàng nước bay hơi càng mạnh, càng nhanh. Ơ môi trường không khí bão hòa nước cũng có khả năng bay hơi nhưng với điều kiện là nhiệt độ của nước phải lớn hơn nhiệt độ ủa không khí môi trường xung quanh, tốc độ bay hơi trên bề mặt tự do còn phụ thuộc độ chênh lệch áp suất giữa các phân áp suất hơi nước trên bề mặt với áp suất không khí tương ứng với độ ẩm hiện tại, độ chênh lệch được xác định. DP = Ph - Pn Trong đó : Ph : Ap suất hơi nước trên bề mặt thoáng, mm Hg Pn : Phân áp suất hơi nước trong không khí. Vì vậy : Trên bề mặt nước tự do luôn phủ một lớp hơi nước bão hòa phụ thuộc tốc độ lưu động không khí nếu có sự chuyển động tuần hoàn thì bề dày lớp hơi nước này sẽ mỏng và tạo điều kiện bay hơi nước từ mặt thoáng vào môi trường. Dưới áp suất khí quyển, lượng nước bay hơi tính được trong 1 giờ liên tục trên một m2 diện tích mặt thoáng là : m = b (Ph - Pn) , [kg/m2h] Trong đó : b : hệ số bay hơi bề mặt phụ thuộc tốc độ lưu động của dòng khí b = 0,00168 + 0,000128.ω ω[m/s] : Tốc độ lưu động của dòng khí trên bề mặt thoáng. 6.3. Chọn chế độ và phương pháp sấy bánh đa : 6.3.1. Cơ sở thành lập chế độ sấy - Quá trình sấy bánh đa là quá trình rút ẩm từ trong vật liệu ra sao cho vật liệu có được trạng thái ẩm, độ đồng đều, đạt yêu cầu về độ ẩm mong muốn trong sử dụng, bảo đảm chất lượng sấy theo yêu cầu, đồng thời rút ngắn thời gian sấy đến mức thấp nhất và quá trình sấy kinh tế nhất. - Về bản chất của quá trình dẫn ẩm, thoát ẩm trong vật liệu và yêu cầu về chất lượng của vật liệu sấy có thể rút ra điều kiện thành lập chế độ sấy. - Chế độ sấy là tập hợp tất cả các thông số có thay đổi trong quá trình sấy nhằm đảm bảo chất lượng, thời gian sấy. - Các thông số này gồm : nhiệt độ, độ chênh ẩm..... tốc độ tác nhân sấy (thường không đổi). 6.3.2.Các loại chế độ sấy cơ bản : Chế độ sấy sắp xếp theo thời gian sấy, theo độ ẩm nguyên liệu sấy Chế độ sấy về cơ bản thành lập theo phương pháp thứ 2 tức là thành lập theo độ ẩm của nguyên liệu thay đổi theo quá trình sấy. 6.3.3 Cơ sở đánh giá chế độ sấy : Tiêu chuẩn về hiệu quả của chế độ sấy Ở đây chủ yếu dựa vào kết quả thời gian sấy cụ thể của từng chế độ sấy và chất lượng cụ thể của từng vật liệu sấy mà đánh giá. 6.3.4. Đặc điểm của các loại chế độ sấy : Trong giai đoạn đầu, cần làm ẩm di chuyển từ trong ra ngoài mặt vật liệu bằng cách nung nóng sơ bộ trong môi trường không khí có độ ẩm cao, bánh đa có nhiệt độ làm nóng cho phép bị hạn chế. 6.3.5. Các loại chế độ sấy : Trong phạm vi thiết kế sử dụng phân loại chế độ sấy như sau : - Chế độ sấy gia tốc : nhiệt độ sấy cao hơn nhiệt độ sấy trong chế độ sấy định mức từ 10 ¸ 150C - Chế độ sấy nhiệt độ cao : chế độ sấy này chủ yếu dùng cho lò sấy hơi quá nhiệt với nhiệt độ sấy cao hơn 1000C và nhiệt độ kế ướt giữ cố định từ tư = 1000C. - Chế độ sấy nhiệt độ trong khoảng từ 80 ¸ 1000C 6.3.6.Chọn chế độ sấy và phương án sấy : Các phương pháp phổ biến hiện nay là. Sấy đối lưu với tác nhân là không khí nóng : Phương pháp này được áp dụng chủ yếu trong công nghiệp Ưu điểm : Cường độ sấy cao. Cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng Đạt được bật kỳ độ ẩm cuối cùng nào của vật liệu sấy. Không phụ thuộc vào thời tiết. Sấy đối lưu bằng hơi đốt Sấy đối lưu bằng hơi quá nhiệt Sấy tiếp xúc Sấy bức xạ Sấy trong điện trường của dòng điện có tần số cao Sấy bằng dòng điện 1 chiều. . Qua phân tích các phương pháp trên, dựa vào ưu điểm của phương pháp sấy đối lưu với tác nhân sấy là không khí nóng nên trong tính toán và thiết kế ta chọn phương án này. Cụ thể trong thiết kế này để sấy bánh đa (do đặc điểm của bánh đa dạng tấm mỏng mềm dể bị kéo đứt và bị bám dính vào thiết bị chuển tải bánh) ta chọn thiết bị sấy băng tải đối lưu không hồi lưu dùng không khí nóng , bố trí không khí nóng đi ngược chiều với chiều chuyển động của bánh đa . 6.4. Xác định các thông số vật lý của bánh đa : 6.4.1.Các thông số yêu cầu : Năng suất đầu ra của máy sấy : G2 = 50kg/h Độ ẩm đầu của bánh đa : ω1 = 75% Độ ẩm cuối của bánh đa : ω2 = 14% Đặc điểm của vật liệu sấy : Sấy bánh đa có dạng tấm mỏng với kích thước : Chiều rộng : b = 400mm Chiều dày : δ = 0,2mm Hệ thống sấy lắp đặt tại Đà Nẵng . Các thông số khí hậu tại Đà Nẵng : Nhiệt độ trung bình cả năm, t0 = 25oC Độ ẩm tương đối không khí trung bình, j0 = 85% 6.4.2. Các thông số vật lý của bánh đa : Xem bánh đa là hổn hợp gồm 2 cấu tử : bột khô và nước, theo tài liệu (ST QTTBCNHC T1) ta xác định các đại lượng vật lý của bánh đa sau : Khối lượng riêng của bánh được xác định bằng công thức sau : ρb = ρbột.( 1 - ω ) + ρn.ω, [kg/m3] Trong đó : ρbột _khối lượng riêng của bột khô , kg/m3 ρn_ khối lượng riêng của nước, kg/m3 ω_ độ ẩm của bánh đa, % Với ω1 = 75% : ρb1 = ρbột.( 1 - ω1 ) + ρn.ω1, [kg/m3] = 950.( 1 – 0,75 ) + 1000.0,75 = 987,5kg/m3 Với ω2 = 14% : ρb2 = ρbột.( 1 – ω2 ) + ρn.ω2, [kg/m3] = 950.( 1 – 0,14 ) + 1000.0,14 = 957kg/m3 Nhiệt dung riêng của bánh đa Cpb được xác định theo công thức sau : Cpb = Cpbột.( 1 - ω ) + Cpn.ω, [kJ/kg] Trong đó : Cpbột _Nhiệt dung riêng của bột khô , kg/m3 Cpn_ khối lượng riêng của nước, kg/m3 ω_ độ ẩm của bánh đa, % Với ω1 = 75% : Cpb1 = Cpbột.( 1 – ω1 ) + Cn.ω1, [kJ/kg] = 1,46.(1 – 0,75 ) + 4,2.0,75 = 3,515 kJ/kg Với ω2= 14% : Cpb2 = Cpbột.( 1 – ω2) + Cpn.ω2, [kJ/kg] = 1,46.(1 – 0,14 ) + 4,2.0,14 = 1,845 kJ/kg Hệ số dẫn nhiệt của bánh đa được xác định theo công thức sau : , W/mK. Trong đó : A _ hệ số liên kết, (hổn hợp ở trạng thái huyền phù ) A = 3,58.10-8 Mb _ khối lượng mol phân tử bánh Mb = , kg/kmol Với : Mbột _ khối lượng mol phân tử bột xem gần đúng bột gạo có công thức hoá học dạng (C6H10O5)n => Mbột = 162 kg/kmol. MH2O _ khối lượng mol phân tử nước, MH2O = 18 kg/kmol. => Mb = 18 + 162 = 180 kg/kmol. Với ω1 = 75% : W/mK. Với ω2= 14% : W/mK. 6.5. Tính toán cân bằng vật chất : Trong suốt quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật chất, do đó lượng vật khô tuyệt đối coi như không bị biến đổi . 6.5.1. Phương trình cân bằng vật chất : G1 = G2 + W , [kg/h] Trong đó : G1_ khối lượng bánh sấy đi vào thiết bị sấy trong 1 giờ, kg/h. G2_ Khối lượng bánh sấy ra khỏi thiết bị sấy trong 1 giờ, kg/h. W_ Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ, kg/h. Vật liệu khô tuyệt đối qua thiết bị sấy Gk : Gk = G2. = 50. kg/h. 6.5.2. Khối lượng bánh sấy đi vào thiết bị sấy trong 1 giờ : G1 = G2. kg/h . Trong đó : Độ ẩm đầu của bánh đa : ω1 = 75% Độ ẩm cuối của bánh đa : ω2 = 14% 6.5.3. Lượng ẩm cần bay hơi trong 1 giờ : W = G1 - G2 = 172 - 50 = 122 kg/h . 6.5.4. Chọn tác nhân sấy : Không khí nóng : + Ưu điểm : Dễ điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không gây bụi bẩn cho thiết bị và vật liệu sấy, khó gây cháy không làm biến màu sản phẩm, thiết bị sấy không khí nóng không cần kín lắm. + Nhược điểm : Là phương pháp sấy gián tiếp nên hiệu suất thấp. Dựa vào ưu điểm của tác nhân sấy trên ta chọn tác nhân sấy là không khí nóng. Tác nhân sấy dùng trong máy sấy là không khí sạch được gia nhiệt bằng hơi nước bảo hoà đi trong dàn calorifer với : Nhiệt độ hơi nước bảo hoà : tbh = 1100C Áp suất hơi nước bảo hoà : Pbh = 1,5at . Chọn nhiệt độ sấy cho phép t1 : Theo kinh nghiệm khi sấy, bánh đa có thể chịu được nhiệt độ trên dưới 90oC Do đó ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy : t1 = 90oC . Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy chọn sơ bộ : t2 = 40 oC tương ứng với độ ẩm φ2 , Sau đó kiểm tra lại nhiệt độ t2 thoả mản điều kiện : φ2 = ( 90 ± 5 ) % 6.6. Tính toán quá trình sấy lý thuyết : 6.6.1. Xác định các thông số không khí ngoài trời : I t1 t0 C0 B A d kg ẩm/kgkkk Ta biết được không khí ngoài trời có áp suất : B = 1bar Trạng thái không khí ngoài trời A được xác định nhờ cặp thông số : (t0,j0)= (250C, 85%) Hình 5.6 : Quá trình sấy lý thuyết Áp suất bảo hoà của không khí ứng với t0 = 25oC : Pb0 = exp Lượng chứa ẩm do được xác định theo công thức sau : d0 = 0,622., [kg ẩm/kgkk] d0 = 0,622. = 0,017 kg ẩm/kg kk Entanpy I0 bằng : I0 = t + d0 (2500 + 1,842t), [kJ/kgkk] I0 = 25 + 0,017 (2500 + 1,842.25) = 68,283 kJ/kgkk 6.6.2. Xác định trạng thái không khí sau calorife trước khi vào buồng sấy (B) : Do quá trình sấy lý thuyết : d1 = d0 = 0,017 kg ẩm/kgkk. Biết được cặp thông số (t1, d1) = (t1,d0) Xác định độ ẩm tương đối j1 và entanpy I1 của không khí trước khi vào TBS. - Ap suất bão hòa Pb1 tương ứng t1 = 900C Ta chọn t1 = 900C vì theo kinh nghiệm thì vật liệu sau khi sấy khô chịu được nhiệt độ t1 = 900C cho nên ta chọn TNS vào hộp sấy t1 = 900C như ở trên . Vì vậy : Pb1= exp. , [bar] Pb1= exp. bar. - Độ ẩm tương đối j1 : j1 = ,[%]. j1 = = 3,85% - Entanpy I1 I1 = t1 + d1.(2500 + 1,842t1), [kJ/kgkk] Thay d1 = d0 =0,017 kg ẩm/kgkk, t1 = 90oC vào công thức trên ta được I1 = 90 + 0,017. (2500 + 1,842.90) = 135,32 kJ/kgkk. 6.6.3. Xác định thông số của không khí sau quá trình sấy lý thuyết (C0) : Tính lượng chứa ẩm d20 sau quá trình sấy lý thuyết. Để tính d20 ta đã biết :t2 = 400C chọn ở trước và I20 = I1 = 135,32 kJ/kgkk d20 = = 0,037 kg ẩm/kgkk. Độ ẩm tương đối j20, áp suất bão hòa ứng với t2 = 400C Pb2 = exp. = 0,0732 bar j20 = = = 76,7% Với độ ẩm j20 = 76,7%, kiểm tra điều kiện j20 = (90 ± 5)% ta thấy j20 tính được chưa thoả mản nên chọn lại nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy, chọn t2 < 40oC. Chọn lại : t2 = 37oC Ta tính lại lượng chứa ẩm d20 : d20 = = 0,038 kg ẩm/kgkk. Phân áp suất bão hòa của hơi nước ứng với t2 = 370C Pb2 = exp. = 0,0622 bar Độ ẩm tương đối j20 : j20 = = = 93% Với độ ẩm j20 = 93%, kiểm tra điều kiện j20 = (90 ± 5)% ta thấy j20 tính được đã thoả mản nên nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy t2 = 37oC đảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương . 6.6.4. Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm : Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm vật liệu sấy l0 = = 47,62 kgkk/kg ẩm. Lượng không khí khô cần thiết trong 1giờ : L0 = l0 . W = 47,62.122 = 5809,64 kgkk/h. 6.6.5. Lưu lượng thể tích trung bình V0 : V0 = 0,5.(VB + VC0), [m3/h] Trong đó : VB = L0.vB , m3/h. VC0 = L0.vC0 , m3/h. vB_ Thể tích không khí ẩm chứa 1 kg không khí khô tại B vC0_ Thể tích không khí ẩm chứa 1 kg không khí khô tại C0. Theo phụ lục 5 (TTTKHTS -Trần Văn Phú) ta có thể tích của không khí ẩm chứa trong 1 kg không khí khô trước và sau quá trình sấy lý thuyết tương ứng bằng vB = 1,081 m3/kgkk và vC0 = 0,954m3/kgkk ứng với t1 = 900C, j1 = 3,85% và t2 = 40oC, j20 = 93%. => VB = 5809,64.1,081 = 6280,22 m3/h. VC0 = 5809,64.0,954 = 5542,40 m3/h. Vậy : V0 = 0,5.(6280,22 + 5542,40) = 5676,02 m3/h.=1,577m3/s. 6.6.6. Nhiệt lượng tiêu hao Q0 : Nhiệt lượng tiêu hao q0 theo công thức : q0 = l0 (I1 - I0) = 47,62.(135,32 – 68,283) = 3192,3 kJ/kg ẩm. Hay Q0 = q0 . W = 3192,3.122 = 389460,6 kJ/h = 108,184 kW L0 là một trong hai thông số cho phép ta chọn quạt và Q0 là cơ sở chọn calorifer khi thiết kế sơ bộ một HTS. 6.7. Thiết kế băng tải sấy và xác định kích thước máy sấy : 6.7.1. Xác định vận tốc băng tải sấy : Vận tốc của băng tải sấy bằng vận tốc của băng tải hấp : Hoặc được xác định theo công thức sau : Vts = = 0,18 m/s. 6.7.2. Xác định chiều dài, chiều rộng băng tải sấy : Lbs = , [m] Trong đó : G2 _ Năng suất sấy ở đầu ra máy sấy, G2 = 50 kg/h. τs _ Thời gian sấy, s. Chọn thời gian sấy bánh đa τs = 50s . V _ Thể tích bánh đa trên 1m chiều dài băng , m3/m. V = b.δ.1 = 0,4.0,0002.1 = 0,00008 m3/m. ρb2 _ Khối lượng riêng của bánh đa ra, kg/m3 ls _ Chiều dài đoạn băng bổ sung, m Suy ra : Lbs = = 9 + 1 =10m Chiều rộng băng tải sấy : Bts = Bth = 0,46 m. 6.7.3. Xác định đường kính tang và chiều dài tang của băng tải : a./. Đường kính tang : Băng tải sấy cũng giống băng tải hấp, sử dụng nhiều loại tang khác nhau như : Tang dẫn động, tang đuôi, con lăn đỡ . Đường kính của các loại tang được xác định theo công thức sau : D = k1.k2.z1 , [mm] Trong đó : z1 -Số lớp cấu tạo băng, z1 = 1 k1-Hệ số phụ thuộc vào tính chất lớp kimloại làm băng, phụ thuộc vào kp k1 = 180 mm k2 -Hệ số phụ thuộc vào công dụng của tang Tang dẩn động và tang đuôi : k2 = 0,8 Tang đỡ và tang quay : k2 = 0,36 Đường kính tang dẫn động và tang đuôi : Dd1 = Dd2 = 180.0,8.1 = 144 mm Chọn : Dd1 = Dd2 = 150 mm Đường kính con lăn : Chọn : Dcl = 60 mm Chiều dài tang theo công thức : Lt1 = Bt+ ( 40 ÷ 100 ) = 460 + 40 = 500 mm b./. Tính công suất dẩn động băng tải sấy: Đối với băng bằng lưới kim loại phẳng khi truyền lực kéo là nhờ ma sát . Công suất trên trục băng tải được tính theo công thức thực nghiệm : N = , [kW] Trong đó : L-Chiều dài băng tải giửa hai trục,m L = 3,3m k-Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng của băng tải (bảng 17.2 /TKHTS) k = 32 (Chiều rộng băng tải Bt1= 460mm). G2 – Năng suất khối lượng của băng tải, kg/h. G2 = 50kg/h. δ - Chiều dày của lớp bánh trên băng, m. δ = 0.0002 mm vt - Vận tốc của băng tải, m/s vt = 0,18 m/s Thay số ta được : N = kW Do chiều dài của băng tải : L < 15 m cho nên công suât trên trục của 1 băng tải Nt Nt = N + 20%.N = 0,346 + 0,2.0,346 = 0,415kW. Công suất tổng trên trục của cả 3 băng Ns: Ns = 3N = 3.0,415 = 1,245kW c./. Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền Trong thiết kế này ta chọn một động cơ chung để kéo băng tải cho bộ phận hấp và sấy, công suất căn cứ để chọn là: Nc = Nh + Ns = 0,252 + 1,245 = 1,497kW Tra bảng 2p/222 [Thiết kế chi tiết máy- Nguyễn Trọng Hiệp] ta chọn động cơ loại AO2 31-4 có : Nđ = 2,2kW n = 1420 vg/ph η = 82,5% m = 27 kg. d./. Phân phối tỉ số truyền : Tỉ số truyền động chung : i = Trong đó : nt - Số vòng quay của tang, vg/ph nt = , vg/ph Với: vt = 0,18 m/s _ Vận tốc dài của tang dẫn. Dd1_ Đường kính của tang dẫn, Dd1 = 150 mm nt = vg/ph => i = i = ix.ihgt , Chọn ix = 3 => ihgt = 20 Vậy chọn loại hộp giảm tốc hai cấp đồng trục có i = 20 . 6.7.4. Kích thước của máy sấy băng tải : Kích thước hộp gió : Hình 5.7 : Bố trí hộp gió nóng L1 _ Chiều dài mỗi băng tải (khoảng cách giữa 2 tâm của hai tang dẫn và tang bị dẫn), Lt1 = 3,33 m lg _ Chiều dài hộp gió nóng , lg = 3,6 m bg _ Chiều rộng hộp gió nóng , bg = 0,5 m hg _ Chiều cao hộp gió nóng , hg = 0,15 m n _ Số băng tải, n = 3 q _ Khoảng cách giữa hai băng tải cạnh nhau, q = 0,35 m p _ Khoảng cách giữa hai hộp gió nóng cạnh nhau, p = q = 0,35 m r _ Khoảng cách giữa hai hộp gió nóng cạnh nhau, r = 0,1m Kích thước hộp dẫn hướng : nd = 0,2 m kd = 0,15 m md = 0,2 m. Toàn bộ hộp gió nóng được bọc một lớp cách nhiệt có chiều dày : δcn = 0,04m. Kích thước buồng sấy : Chiều dài buồng sấy : L = 3,6m Chiều cao buồng sấy : H = 1,0m Chiều rộng buồng sấy : B = 0,5m 6.8. Tính toán nhiệt thiết bị sấy băng tải : Một thiết bị sấy thực tế ngoài tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi còn có thể có nhiệt lượng bổ sung Qbs và đương nhiên luôn luôn tồn tại tổn thất nhiệt ra môi trường qua kết cấu bao che Qmt, tổn thất nhiệt do thiết bị chuyển tải Qct và tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi Qv 6.8.1. Tổn thất do vật liệu sấy mang đi : Theo kinh nghiệm trong sấy nông sản thực phẩm ta chọn nhiệt độ đầu ra của báng đa sấy tv2 theo điều kiện sau : tv2 = t1 – (5 ÷ 10)oC = 90 – 10 = 80oC. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi : Qv = G2.Cpb2.(tv2 – tv1), kJ/h. Trong đó : Cpb2 _ Nhiệt dung riêng của bánh đa khô, kJ/kgK tv1_ Nhiệt độ của bánh đa vào sấy, tv1 = 75oC. => Qv = 50.1,845.(80-75) = 461,25 kJ/h. qv = kJ/kg ẩm. 6.8.2. Tổn thất do băng tải mang đi : Qct = Gt.Ct.(tt2 – tt1)., [kJ/h] Trong đó : Ct _ Nhiệt dung riêng của thép làm băng tải, Ct = 0,5 kJ/kgK. tt1 Nhiệt độ của băng tải khi τ = 0, ta chọn tt1 = 85oC . tt2 Nhiệt độ của băng tải khi τ = 50s, ta chọn tt2 = 90oC Gt_ Khối lượng của băng tải, Kg. Gt = Lts.b.δbt.ρt = 10.0,4.0,0005.7850 = 15,7kg. => Qct = 15,7.0,5.(90 – 85). = 2826 kJ/h qt = = kJ/kg ẩm. 6.8.3. Tổn thất ra môi trường : Giả thiết tốc độ TNS thùng sấy để tính tổn thất ra môi trường chúng ta phải giả thiết tốc độ TNS thực chúng ta kiểm tra lại giả thiết này. Cơ sở để giả thiết tốc độ TNS trong TBS thực tế là tốc độ lý thuyết (m/s) tốc độ này chính là tỷ số giữa lưu lượng thể tích trung bình V0 và tiết diện tự do của thiết bị sấy . Khi đó tốc độ TNS lý thuyết = 1,4 m/s (chọn ) Như vậy, các dữ liệu để tính mật độ dòng nhiệt gồm : - Nhiệt độ môi chất nóng trong trường hợp này là nhiệt độ trung bình của TNS vào ra khỏi thiết bị sấy : tf1 = 0,5 (t1 + t2) = 0,5 (90+ 37) = 63,50C - Nhiệt độ dịch thể lạnh : Nhiệt độ này chính là nhiệt độ môi trường. tf2 = t0 = 250C Hộp gió làm bằng thép có chiều dày d = 1mm và có hệ số dẫn nhiệt= 47 W/mK Hộp gió đươc bọc cách nhiệt bằng lớp không khí xen kẻ các tấm nhựa có chiều dày = 0,05 m, hệ số dẫn nhiệt = 0,024 W/mK. - Phía trong hộp gió là trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức với tốc độ tác nhân sấy giả thiết bằng = 1,4 m/s sau đó kiểm tra lại. Mật độ dòng nhiệt truyền qua tường hộp gió (vách phẳng): q = q1 = q2 = q3 , [W/m2] Trong đó : q = k (tf1 - tf2) , [W/m2] q1 = a1(tf1 - tw1) , [W/m2] q2 = (tw1 - tw2) , [W/m2] q3 = a2 (tw2 - tf2) , [W/m2] Giả thiết nhiệt độ mặt trong của thành hộp tw1 = 580C Hình 5.8.3 : Cấu tạo vách hộp sấy Khi đó hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức giữa TNS với bề mặt trong của hộp gió tính theo công thức : a1 = 6,15 + 4,17 . = 6,15 + 4,17 . 1,4 = 11,988 W/m2K Chúng ta tính mật độ dòng nhiệt q1 theo công thức Newton q1 = a1(tf1 - tw1) = 11,988 (63,5 - 58) = 65,934 W/m2 - Trao đổi nhiệt đối lưu phía ngoài giữa mặt hộp gió với không khí xung quanh là trao đổi nhiệt đối lưu chảy rối. Do đó hệ số trao đổi nhiệt đối lưu a2 sẽ được tính theo công thức : a2 = 1,715(tw2- tf2 )0,333 , [W/m2K] Trong đó : t w2 _là nhiệt độ mặt ngoài của hộp gió : tf2 _ Nhiệt độ dịch thể lạnh - Tính nhiệt độ mặt ngoài của hộp gió tw2 theo công thức dẫn nhiệt qua vách phẳng tw2 = tw1 - q1., [oC] tw2 = 580C – 65,934 . = 380C => Hệ số trao đổi nhiệt a2 a2 = 1,715 (tw2 - tf2)0,333 = 1,715 (38 - 25)0,333 = 4,72 W/m2K - Tính mật độ dòng nhiệt q2 theo công thức Newton ta được : q2 = a2 (tw2- tf2) = 4,72 (38 - 25) = 61,36 W/m2 Đương nhiên, khi mật độ dòng nhiệt thỏa mãn phương trình truyền nhiệt q = k (tf1 - tf2) Trong đó : k : là hệ số truyền nhiệt và bằng k = = W/m2K - So sánh q1 và q2 nếu q1 = q2 thì việc giả thiết tw1 trên đây là hợp lý, nếu hai giá trị này sai khác nhau quá 10% thì ta phải tính lại Vì q1 = 65,934 W/m2, q2 = 61,36 w/m2, hai giá trị này sai khác nhau < 10% nên việc giả thiết trên là hợp lý. Mật độ dòng nhiệt q = 61,36 W/m2 = 220,896 kJ/m2h. Diện tích bao quanh bề mật ngoài hộp gió : F = 2.(lg + 2).(bg +2) + 2(lg + 2).(hg + 2) + 2.(bg +2).(hg +2), [m2] = 2(10 + 0,1)(0.5 + 0,1) + 2(10 +0,1)(0,15 + 0,1) + 2(0,5 + 0,1)(0,15 + 0,1) = 17,482 m2 => Vậy tổn thất nhiệt ra môi trường Qmt bằng : Qmt = 3,6 . q . F = 3,6 . 220,896 . 17,482= 13902,134 kJ/kg ẩm qmt = = 103,95 kJ/kg ẩm Tính tổng tổn thất nhiệt : D = qa – qv – qct - qmt = Ca.tv1 - qv – qct - qmt = 4,184 .75 – 3,78 – 23,16 – 103,95 = 187,169 kJ/kg ẩm 6.9. Tính toán quá trình sấy thực : 6.9.1. Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I-d : Điểm A (t0, I0, d0, j0) là trạng thái không khí sau calorifer và trước hộp sấy . Điểm C (t2, I2, d2, j2) là trạng thái tác nhân sấy (không khí) sau hộp sấy. Muốn dựng được đường BC ta phải xác định các tổn thất nhiệt, chính là nhằm xác định D * Giả sử rằng trạng thái C0, C tương ứng là trạng thái TNS sau quá trình sấy lý thuyết và sấy thực. B t2 t0 t1 C0 D E C A d I kg ẩm/kgkkk Từ một điểm bất kỳ trên đường I = I1 = const chẳng hạn điểm C0 ta đặt đoạn CE song song với trục OI về phía trên DE do D > 0 thỏa mãn điều kiện sau : CE =ED. Với : m== kJ/kg ẩm. MI : Tỷ lệ xích theo trục I, MI = 1 kJ/kgkkk.mm Md : Tỷ lệ xích theo trục d, Md = 0,4 g/kgkkk.mm Hình 5.9.1 : Đồ thị I – d biểu diễn quá trình sấy thực Nối BC và đường này cắt đường t = t2 ở điểm C. Điều này chính là điểm biển diễn trạng thái TNS sau quá trình sấy thực. 6.9.2. Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực : - Tính lượng chứa ẩm d2 thay t1 = 900C t2 = 370C, d0 = 0,017 kg ẩm/kgkk Và D = 187,169 kJ/kg ẩm d2 = = kg ẩm/kg kk Tính entanpy I2 thay t2 = 370C và d2 =0,041kg ẩm/kgkk vào công thức định nghĩa entanpy của không khí ẩm ta được : I2 = Cpkt2 + d2 (2500 + Cpat2) = 37 + 0,041 (2500 + 1,842 . 37) = 141,473 kg ẩm/kgkk Tính độ ẩm tương đối j2 thay t = t2 = 370C vào công thức dưới chúng ta tìm được áp suất bão hòa của hơi nước tương ứng với t = 370C Pb2 = exp = exp.= 0,0622 bar Thay Pb2, d2 = 0,041 kg ẩm/kgkk và B = 1bar vào công thức : Tìm được độ ẩm tương đối của TNS vào TBS thực bằng : j2 = Ta thấy j2 = 99% tính được không thỏa mản điều kiện j2 = (90 ± 5)% Chọn lại nhiệt độ t2 : t2 = 39oC Áp suất bão hòa của hơi nước tương ứng với t = 390C Pb2 = exp = exp.= 0,06937 bar Tính lượng chứa ẩm d2 thay t1 = 900C t2 = 390C, d0 = 0,041 kg ẩm/kgkk Và D = 187,169 kJ/kg ẩm d2 = = kg ẩm/kg kk Tính entanpy I2 thay t2 = 390C và d2 =0,041kg ẩm/kgkk vào công thức ta được : I2 = Cpkt2 + d2 (2500 + Cpat2) = 39 + 0,041 (2500 + 1,842 . 39) = 141,616 kg ẩm/kgkk Tìm được độ ẩm tương đối của TNS vào TBS thực bằng : j2 = Kiểm tra điều kiện j2 = (90 ± 5)% ta thấy j2 tính đươc thỏa mản vậy nhiệt độ t2 = 39oC là hợp lý . 6.9.3. Tính lượng không khí nóng trong quá trình sấy thực : a./.Khối lượng không khí khô : Thay d2 và d0 vào công thức sau ta được : l = = 43,668 kgkk/kg ẩm => L = l . W = 43,668.122 = 5327,496 kgkk/h b./. Thiết lập bảng cân bằng nhiệt: * Nhiệt lượng tiêu hao q : q = l (I1 - I0) = 5327,496 (135,32 – 68,283) = 2927,371 kJ/kg ẩm * Nhiệt lượng có ích q1 q1 = i2 - Catv1 = 2500 + 1,842.39 - 4,184.75 = 2258,338 kJ/kg ẩm * Tổn thất do tác nhân sấy mang đi q2 : q2 = l.Cdx (d0).(t2 –t0) = 43,668.1,0313 (39 – 25) = 630,478 kJ/kg ẩm * Tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’ : q’ = q1 + q2 + qv + qct + qmt = 2258,338 + 630,478 + 3,78 + 23,16 +103,95 = 3019,706 kJ/kg ẩm Về nguyên tắc nhiệt lượng tiêu hao q và tổng nhiệt lượng có ích và các tổn thất q’ phải bằng nhau. Ơ đây do nhiều lý do, có thể do tính toán chúng ta đã làm tròn hoặc sai số do tra đồ thị v.v.. mà chúng ta đã phạm sai lầm Tuyệt đối : Dq = q’- q bằng : Dq = 3019,706 - 2927,371 = 92,335 Hay sai số tương đối = = 3,1% Với sai số này trong tính toán nhiệt là rất bé không đáng kể có thể chấp nhận được. BẢNG CÂN BẰNG NHIỆT TT Đại lượng Ký hiệu KJ/kgẩm % 1 Nhiệt lượng có ích q1 2258,338 74,8 2 Tổn thất do TNS q2 630,478 20,8 3 Tổn thất nhiệt do vật liêu sấy qv 3,78 0,2 4 Tổn thất nhiệt do thiết bị chuyển tải qct 23,16 0,8 5 Tổn thất ra môi trường qmt 103,95 3,4 6 Tổng nhiệt lượng có ích và tổn thất q’ 3019,706 100 7 Tổng nhiệt lượng tiêu hao q 2927,371 100 8 Sai số tính toán 3,1 Nhận xét : Hiệu suất nhiệt của thiết bị = 78% Trong tất cả các tổn thất thì tổn thất do tác nhân sấy mang đi là lớn nhất . c./. Kiểm tra tốc độ tác nhân sấy đã chọn : Lưu lượng thể tích trung bình trong quá trình sấy thực + Lưu lượng thể tích ở trạng thái trước quá trình sấy VB : Chúng ta đã có thể tích của 1kg kh