Đồ án Thiết kế tủ sấy thuốc thú y

ng điện cao tần, trong sấy bức xạ và trong sấy lạnh hoặc cả hai vai trò cung cấp nhiệt và thải ẩm nh trong các TBS đối lu gọi là các tác nhân sấy. TNS có thể là không khí, khói lò, hơi quá nhiệt hoặc một dịch thể lỏng nh dầu mỏ hoặc dầu thực vật. Dầu mỏ và hơi nớc quá nhiệt thờng đợc dùng trong các TBS gỗ. Ngoài nhiệm vụ cung cấp nhiệt và thải ẩm, dầu mỏ còn có nhiệm vụ ngâm tẩm gỗ để chống mối mọt. Dầu thực vật nh dầu magarin chẳng hạn thờng dùng trong các TBS thực phẩm chuyên dụng nh công nghệ sản xuất mì ăn liền. ở đây, cũng nh dầu mỏ, dầu thực vật không những chỉ đóng vai trò TNS mà còn là chất ngâm tẩm các hơng vị chứa trong nó. Do đó, trong công nghiệp thực phẩm ngời ta không gọi TBS mà gọi là chiên. Tuy TNS có nhiều loại nhng không khí là TNS phổ biến hơn cả có mặt trong tất cả các TBS. Trong quá sấy TNS là không khí ở một chế độ sấy (t,φ) nhất định thời gian sấy kéo dài thì độ ẩm của vật sẽ giảm đi nhng nó sẽ dừng lại ở trị số độ ẩm cân bằng của vật ứng với các thông số của môi trờng không khí ẩm t,φ mà không thể giảm thấp hơn độ ẩm cân bằng này. Sở dĩ nh vậy là vì ở trạng thái này vật ẩm với môi trờng đã đạt đến cân bằng là giới hạn của quá trình sấy. Ngoài không khí ẩm khói lò là TNS phổ biến. Khói lò có thể tạo ra nhờ đốt nhiều loại nhiên liệu mà chủ yếu là than đá, các loại củi và xăng dầu. Khói lò thờng sử dụng trong các TBS có thể với t cách là nguồn cung cấp nhiệt gián tiếp để đốt nóng TNS (trong calorifer khí – khói) hoặc là với t cách là TNS vừa trực tiếp cung cấp nhiệt cho VLS vừa mang ẩm thải vào môi trờng. VIf khối lò cũng chỉ có hai thành phần là: khói khô và khói hơi nớc. Vì vậy, với t cách là một TNS chúng ta xem khói lò nh một dạng nào đó của không khí. Tuy nhiên, khi tiến hành thiết kế một hệ thống sấy chúng ta chọn dạng năng lợng trên cơ sở điều kiện cụ thể nơi ta xây dựng HTN và tính toán kinh tế. Chẳng hạn, dùng không khí nóng đợc đốt nóng trong calorifer điện để làm TNS là tiện lợi hơn tuy nhiên giá điện không phải là rẻ. Hơn nữa, không phải ở đâu cũng có đủ điện và đủ điện làm nguồn năng lợng. Khi đó, phải tính toán cụ thể, so sánh với các dạng năng lợng khác. Calorifer khí hơi cũng sạch sẽ, dễ điều chỉnh nhiệt độ tác nhân và nói chung kinh tế hơn là dùng điện để đốt nóng. Mặc dù vậy, nó chỉ nó chỉ thích hợp với HTS nằm trong khu công nghiệp có hệ thống cung cấp hơi nớc từ các trung tâm nhiệt điện hoặc nhà máy phải có lò hơi riêng. Khi dùng than đá, khí đốt, dầu mỏ v.v... làm nguồn năng lợng chúng ta phải thiết kế thêm buồng đốt trong HTS. Khi đó, khi đó có thể dùng khói lò từ buồng đốt để gia nhiệt cho không khí (TNS) trong calorifer khí – khói hoặc dùng ngay khói lò làm chất vừa mang nhiệt và thải ẩm. Với những VLS cho phép nh thóc hoặc thức ăn gia xúc thì trong trờng hợp này nên dùng ngay khói lò làm tác nhân để giảm vốn đầu t calorifer khí – khói và tổn thất nhiệt trong đó. 4. Phơng pháp sấy Dựa vào trạng thái TNS hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển ẩm mà chúng ta có hai phơng pháp sấy: phơng pháp sấy nóng và phơng pháp sấy lạnh. 4.1- Phơng pháp sấy nóng Trong phơng pháp sấy nóng TNS và VLS đợc đốt nóng. Do đợc đốt nóng nên độ ẩm tơng đối giảm dẫn đến phân áp suất hơi nớc trong TNS giảm. Mặt khác, do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng và phân áp suất hơi nớc trên bề mặt vật liệu tăng. Nh vậy, trong các HTS nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp hơi nớc giữa VLS và môi trờng: cách thứ nhất là giảm phân áp suất của TNS bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng áp suất hơi nớc trong VLS. Trong các HTS đối lu ngời ta sử dụng cả hai cách này. Trái lại trong các HTS bức xạ, HTS tiếp xúc và các HTS dùng trong điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật. Tóm lại, nhờ đốt nóng hoặc cả TNS lẫn VLS hoặc chỉ đốt nóng VLS mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nớc trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nớc trong TNS tăng dần đế quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng VLS ra bề mặt và đi vào môi trờng. Do đó, HTS nóng thờng đợc phân loại theo phơng pháp cung cấp nhiệt: 1. HTS đối lu: trong HTS này, VLS nhận nhiệt bằng đối lu từ một dịch thể nóng mà thông thờng là không khí nóng hoặc khói lò. Đây là loại HTS phổ biến hơn cả. Trong HTS đối lu ngời ta phân ra làm các loại: HTS buồng, HTS hầm, HTS thùng quay, HTS tháp, HTS khí động v.v... 2. HTS tiếp xúc: VLS nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Nh vậy, trong các HTS tiếp xuác ngời ta tạo sự chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nớc trên bề mặt. Trong số này ta thờng gặp HTS lô, HTS tang v.v... 3. HTS bức xạ: VLS nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dịch chuyển lỏng từ trong lòng VLS ra bề mặt và từ bề mặt khuyếch tán vào môi trờng. Rõ ràng, trong HTS bức xạ ngời ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất hơi nớc giữa VLS và môi trờng chỉ bằng cách đốt nóng. 4. Các HTS khác: Ngoài ra HTS đối lu, tiếp xúc, bức xạ, trong các HTS nóng còn có HTS dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lợng điện từ trờng để đốt nóng vật. Trong các HTS loại này, khi VLS đặt trong một điện trờng từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chích dòng điện này đốt nóng vật. Do kỹ thuật tạo ra trờng điện từ cũng nh tính kinh tế của nó nên HTS loại này rất ít gặp. 4.2- Phơng pháp sấy lạnh Trong phơng pháp sấy lạnh ngời ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất hơi nớc giữa VLS và TNS bằng cách giảm phân áp suất trong TNS nhờ giảm lợng chữa ẩm d. Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trờng có thể trên dới nhiệt độ môi trờng (t > 0) và cũng có thể nhỏ hơn 00C. Phơng pháp sấy lạnh có thể chia làm ba loại: 1. HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 Với những HTS mà nhiệt độ VLS cũng nh nhiệt độ TNS xấp xỉ nhiệt độ môi trờng, TNS thờng là không khí trớc hết đợc khử ẩm hoặc bằng phơng pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp thụ sau đó lai đợc đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua VLS. Khi đó do phân áp suất hơi nớc trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nớc trên bề mặt VLS mà ẩm từ dạng từ dạng lỏng bay hơi đi vào TSN. Nh vậy, quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng vật và từ bề mặt vật vào môi trờng trong các HTS lạnh loại này hoàn toàn giống nh trong các HTS nóng. Điều khác ở đây chỉ là cách giảm phân áp suất hơi nớc trong TNS. Chẳng hạn, trong các nóng đối lu ngời ta giảm phân áp suất hơi nớc trong TNS bằng cách đốt nóng TNS (d = const) để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tơng đối. Trong khi đó, với các HTS lạnh có nhiệt độ TNS bằng nhiệt độ môi trờng chẳng hạn, ngời ta lại tìm cách giảm phân áp suất hơi nớc của TNS bằng cách giảm lợng chứa ẩm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử ẩm bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khử ẩm bằng làm lạnh). 2. HTS thăng hoa HTS mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào TNS thờng gọi là sấy thăng hoa. Trong THS thăng hoa, ngời ta tạo ra môi trờng trong đó nớc trong VLS ở dới điểm ba thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T 610 Pa. Khi đó, nếu VLS nhận đợc nhiệt lợng thì nớc trong vật liệu ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi đi vào TNS. Nh vậy, trong các HTS thăng hoa ta phải làm lạnh vật xuống dới 00C và tạo chân không xung quanh VLS. 3. HTS chân không Nếu nhiệt độ VLS vẫn thấp hơn 273k nhuing áp suất bao quanh vật p > 610Pa thì khi VLS nhận đợc nhiệt lợng, các phần tử nớc ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi đi vào môi trờng nớc ở thể rắn phải chuyển qua thể lỏng. Do tính phức tạp và không kinh tế nên các HTS chân không và thăng hoa cũng nh HTS lạnh nói chung chỉ đợc dùng để sấy những vật liệu không chịu đợc nhiệt độ cao. Vì vậy, các HTA này là những HTS chuyên dùng, không phổ biến. Trên thực tế, mỗi loại vật liệu sấy thích hợp với một số phơng pháp sấy và một số kiểu thiết bị sấy nhất định. Việc chọn một kiểu TBS tiến hành theo hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất là chọn sơ bộ phơng pháp sấy thích hợp và một số kiểu TBS có thể dùng cho loại vật liệu đó. Giai đoạn thứ hai là trên cơ sở một số TBS đã chọn tiến hành tính toán kinh tế kỹ thuật để chọn kiểu thích hợp nhất. Nhng chọn kiểu thiết bị nào đó là tùy thuộc vào nguồn năng lợng, nhiên liệu, các thiết bị, vật t gia công, chế tạo thiết bị. Tuy nhiên có một số loại vật liệu chỉ thích hợp với một số thiết bị thậm chí một kiểu thiết bị sấy. Tuy theo chế độ sấy và yêu cầu chất lợng sản phẩm mà chọn loại tác nhân sấy thích hợp. Các tác nhân sấy thờng gặp là không khí nóng, hỗn hợp không khí và khói, hơi quá nhiệt, chất lỏng. Khi chọn môi chất sấy có thể chọn sơ bộ dựa vào các điều kiện sau đây: - Trờng hợp vật sấy chịu nhiệt độ cao và không sợ nhiễm bẩn, tro bụi thì nên dùng khói làm môi chất sấy vì dùng khói sẽ sấy đợc ở nhiệt độ cao hơn, cờng độ bay hơi ẩm lớn hơn vì không cần dùng calorifer. - Trờng hợp sản phẩm sấy cần tránh nhiễm bẩn do khói nên chọn không khí nóng làm TNS. Để gia nhiệt cho không khí có thể dùng calorifer hơi – khí, khí – khói hay calorifer điện. Dùng kiểu calorifer nào tùy từng trờng hợp cụ thể và do tính toán kinh tế, kĩ thuật quyết định. Hơi quá nhiệt dùng trong trờng hợp sấy các vật liệu dễ gây cháy nổ. Hơi quá nhiệt có nhợc điểm là phải dùng lò hơi để sản suất nên giá thành thiết bị cao. Trong thiết bị sấy cần chọn chất tải nhiệt phù hợp với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cụ thể của việc sấy sản phẩm. Trong sấy đối lu hay tiếp xúc, chất tải nhiệt có thể dùng hơi nớc hay khói dễ gia nhiệt cho TNS và các bề mặt truyền nhiệt cho vật liệu. Dùng khói làm chất tải nhiệt thì hệ thống sẽ đơn giản hơn, giá thành thiết bị thấp hơn so với dùng hơi nớc vì không phải dùng lò hơi. Nhợc điểm của calorifer khí – khói là làm việc ở nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bám bẩn... dẫn đến giảm tuổi thọ thiết bị. Đồng thời thiết bị calorifer khí – khói có hệ số truyền nhiệt tốt hơn so với calorifer khí – hơi dẫn đến tiêu hao kim loại chế tạo bề mặt truyền nhiệt sẽ lớn hơn. Hơn nữa việc điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy sẽ khó khăn hơn so với calorifer khí – hơi. Dùng hơi nớc làm chất tải nhiệt có u điểm là cấu tạo gọn nhẹ vì có hệ số truyền nhiệt lớn và thờng có thể làm cánh ở phía không khí, việc điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy dễ dàng thuận tiện. Thiết bị không bị bám bẩn do khói, lại làm việc ở nhiệt độ thấp (thờng t < 2000C) nên calorifer có thể chế tạo bằng kim loại màu nh đồng, nhôm iát bị han gỉ lên tuổi thọ càmg cao. Nhợc điểm của việc dùng hơi nớc làm chất tải nhiệt là phải dùng lò hơi lên giá thành thiết bị cao. 5. Tự động hóa quá trình sấy Mục tiêu chung và hớng phát triển và các ngành công nghiệp là tự động hóa để nâng cao năng xuất, tuy nhiên việc tự động hóa phải xuất phát từ những điều kiện kinh tế kỹ thuật cụ thể để lựa chọn hình thức và mức độ tự động hóa để đảm bảo cho thiết bị làm việc an toàn trong quá trình sấy tự động hóa. Để đảm bảo cho thiết bị làm việc an toàn trong quá trình sấy tự động hóa nhằm vào các đối tợng sau: 1- Đối với các thiết bị sấy làm việc liên tục tự động điều chỉnh nhằm giữa vững chế độ sấy phù hợp yêu cầu về chất lợng và năng suất sấy. 2- Tự động hóa theo chơng trình để điều chỉnh các thiết bị sấy làm việc theo chu kỳ nhằm điều khiển duy trì nhiệt độ và độ ẩm của môi chất trong buồng sấy thay đổi phù hợp với các giai đoạn của chế độ sấy. 3- Tự động hóa để bảo vệ và báo hiệu. Các thông số cần kiểm tra trong một HTS chủ yếu là: - Lu lợng, nhiệt độ, tốc độ và độ ẩm tơng đối của TNS. - Độ ẩm và nhiệt độ VLS. - Lượng nhiệt tiêu hao Phần II – tính cơ khí Dựa vào yêu cầu của công nghệ và tính kinh tế và mức độ sản xuất để có thể chọn loại thiết bị sao cho phù hợp. Để sấy thuốc dạng bột có thể có nhiều thiết bị sấy khác nhau tuy nhiên ở đây ta chọn thiết bị sấy buồng. Thiết bị sấy buồng có u điểm là giá thành chế tạo rẻ phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ. Nhợc điểm của nó là làm việc theo chu kỳ nên năng xuất không cao, chế độ nhiệt không ổn định nhng để khắc phục nhợc điểm này ta có thể thờng xuyên đảo khay. Vật liệu sẽ đợc chứa vào các khay đợc làm bằng Inox. Buồng sấy có năng suất là 150kg/mẻ và mỗi mẻ sấy trong khoảng thời gian là 4 giờ. Để vật liệu sấy đợc đều lớp vật liệu trong khay không nên quá dày. Để dễ chế tạo và vận chuyển, và hình dáng thiết bị đợc đẹp hơn đồng thời tiết kiện đợc diện tích sản xuất buồng sấy đợc làm hai tầng và số lợng khay là 72 khay. Để tiết kiệm vật liệu và giá thành sản phẩm ta làm khay có kích thớc nh sau L.B.H = 730.530.30. Kích thớc khay đợc chế tạo nh vậy là vì quá trình tìm hiểu ta nhận thấy một tấm Inox có kích thớc L.B = 2440.1220 chia làm sáu tấm nhỏ có kích thớc 813.610 sau khi gập mép và tạo thành cao 30mm thì khay có kích thớc nh sau 730.530.30 là phù hợp nhất. Do số lợng khay là 72 khay nên ta chia buồng sấy làm 8 ngăn và mỗi ngăn chứa 9 khay và khoảng các giữa hai khay là 100mm. Chiều cao của lớp khay trong một ngăn là 8.100 = 800mm nh vậy chiều cao của buồng sấy ta nên chọn là: H = 2.800 + 600 = 2200mm. Chiều rộng của buồng sấy: B = Lk + 100 = 730 + 100 = 830mm. Chiều dài của buồng sấy: L = 3200mm Vì chiều dài của buồng là L =3200 mm=3,2m ta nên chia buồng sấy thành hai phần kích thớc của mỗi phần là 1600mm để dễ vận chuyển. Hình dáng của buồng sấy có dạng nh hình (2.1) Hệ ống dẫn không khí để thải ra ngoài môi trờng và hồi lu có dạng nh hình (2.2). Để duy trì hoạt động trong quá trình sấy đợc ổn điịnh ta sử dụng một thiết bị đo nhiệt độ dạng thanh và đợc nối với một vân điện từ trên đờng ống cấp hơi nớc bão hòa. Và có dạng nh hình (2.3). Phần III: tính toán quá trình 1- Chọn kiểu thiết bị sấy và phơng pháp sấy: 1.1- Chọn thiết bị sấy Bản thiết kế này đợc dùng để thiết kế một hệ thống sấy cho một công ty sản xuất thức ăn gia súc và thuốc thú y có vốn đầu t ít và trình độ tổ chức của công ty không cao do đó chúng ta nên chọn thiết bị sấy kiểu buồng đối lu tự nhiên hồi lu một phần và làm việc theo chu kỳ. Đặc điểm của thiết bị sấy buồng là một hệ thống sấy chu kỳ từng mẻ. Do đó năng suất sấy không lớn. Đồng thời thiết bị sấy buồng đối lu tự nhiên nhợc điểm là vật liệu khô không đều, các khay ở trên vật liệu khô nhanh hơn vật liệu khay dới. Không khí nóng tập trung ở trên nên vật liệu hay bị sấy quá. Để cho vật liệu sấy khô đều thờng phải định kỳ đảo khay. Đây là đặc điểm cơ bản của buồng sấy loại này. Đồng thời do vật liệu sấy dạng bột không chịu đợc nhiệt độ cao và quá trình sấy phải chịu nên ta phải chọn chế độ sấy hồi lu một phần. Ngoài ra, chế độ sấy này giảm tổn thất do tác nhân sấy mang đi (do t2 > t0) và tiêu hao nhiệt ở calorifer sẽ giảm đi do sử dụng một phần nhiệt của khí thoát có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trờng. Đồng thời đối lu làm tăng lợng không khí qua quạt gió làm tăng điện năng chạy quạt. 1.2 Chọn chất tải nhiệt Chất tải nhiệt ở đây đợc chọn là nớc nóng. Vì đòi hỏi đối với một công ty sản xuất thuốc thú y và thức ăn gia súc là phải có nớc tinh khiết và cần phải có thiết bị đun nớc nóng để phục vụ cho sản xuất. 1.3- Chọn calorifer Do chất tải nhiệt đợc chọn là nớc nóng nên phải sử dụng calorifer nớc. Calorifer nớc có u điểm là có thể làm cánh ở phía không khí để tăng bề mặt truyền nhiệt, đồng thời giá thành thiết bị rẻ. Tuy nhiên, nó có nhợc điểm là thiết bị quá nặng nề và cồng kềnh. Ngoài ra để duy trì thông số nhiệt độ và đổ ẩm của tác nhân trên calorifer ta gắn thanh đo nhiệt độ và một van điện từ trên đờng ống dẫn nớc nóng vào calorifer. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy đờng hồi lu tự nhiên có hồi lu một phần trớc calorifer và đồ thị I – d. Quạt gió calorifer Tủ sấy Không khí hồi lu Không khí ra không khí vào Không khí ở điểm A xác định bởi cặp thông số (t0, φ0). Hỗn hợp với tác nhân sấy sau thiết bị sấy ở trạng thái C1 để tạo ra hỗn hợp ở điểm M. Không khí ở trạng thái điểm M đợc đốt nóng trong calorifer đến trạng thái B1 có nhiệt độ t1 và đợc đa vào thiết bị sấy để thực hiện quá trìh sấy lý thuyết B1C1. Nh vậy , quá trình sấy đợc đặc trng trên đồ thị I – d bởi các quá trình AMB1C1. Theo công nghệ sấy thuốc thú y, thuốc sẽ đợc sấy theo quy trình sau đây: - Nhiệt độ tác nhân sấy đi vào tủ sấy: t1 = 800C - Nhiệt độ tác nhân sấy đi ra khỏi tủ sấy: t2 = 400C - Độ ẩm thuốc: Độ ẩm trớc quá trình sấy: ω1 = 20% Độ ẩm sau quá trình sấy: ω2 = 10% - Thời gian sấy đợc một mẻ: τ = 4h - Năng suất quá trình sấy: G1 = 150kg/mẻ. 2. Xác định khối lợng vật liệu sấy vào ra trong quá trình sấy Chúng ta ký hiệu G1 và G2 là khối lợng vật liệu sấy trớc và sau quá trình sấy, khi đó theo phơng trình cân bằng vật liệu sấy ta có khối lợng vật liệu khô tuyệt đối trớc và sau quá trình sấy là không đổi và bằng nhau. Ta có: Ta có lợng nguyên liệu G1 và thiết bị sấy bằng: Thay các giá trị G1, ω1, ω2 vào ta đợc: Lợng ẩm cần bốc trong thiết bị sấy bằng: W = G1 – G2 W = 169 – 150 W = 19 kg ẩm / mẻ Hay: W = 4,75 kg / giờ 3. Xác định các thông số của không khí ngoài trời: Với cặp thông số không khí ngoài trời (T0, φ0) = (250C, 85%), B = 745 mmHg tra trên đồ thị I – d ta dễ dàng xác định đợc: - Lợng chứa ẩm: d0 = 0,017 kg ẩm / kg kk - Entanpi: I0 = 68,383 kJ / kg kk - Phân áp suất bão hòa hơi nớc: Pb0 = 0,0315 bar 4- Xây dựng quá trình sấy lý thuyết: 4.1- Xác định các thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy: Lấy hệ số hồi lu n = 0,7 - Entanpi của hơi nớc trong không khí ẩm ở trạng thái đầu khi vào tủ sấy: i1 = r + Cp.t2 (4.1.1) Trong đó: r = 2500 Cp = 1,842 Thay vào công thức (4.1.1) ta đợc: i1 = 2500 + 1.842.80 i1 = 2647,36 kJ/kg kk - Entanpi của hơi nớc trong không khí ẩm sau quá trình sấy: i2 = r + Cp.t2 i2 = 2500 + 1,842.40 i2 = 2573,36 kg ẩm/kg kk - Lợng chứa ẩm của tác nhân sau quá trình sấy d2 ta có thể tính [ I ] [ I (7.70) trang 149 ] d2 = 0,0415 kg ẩm/kg kk - Entanpi I2 của tác nhân sấy: I2 = Cpk.t2 + d2i2 Thay số: I2 = 1,004.40 + 0,0415.2673,68 I2 = 146,968 KJ/kg kk. - Dựa vào cặp thông số của các tác nhân sau quá trình sấy (t2 = 400C, d2 = 0,0415) tra trên đồ thị I – d ta tìm đợc độ ẩm của tác nhân sau quá trình sấy φ2 bằng: φ2 = 85% Pb2 = 0,732 bar 5- Xác định thông số tại điểm hòa trộn M. - Lợng chứa ẩm dM có thể tích [I (7.560 trang 168] [I (7.560 trang 168] Thay các giá trị đã biết vào ta đợc: dM = 0,0252 kg ẩm/kg kk. - Entanpi của không khí sau khi hòa trộn tơng tự ta có: IM = 94,578 KJ/kg kk * Nhiệt độ không khí sau khi hòa trộn Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx(d0) Cdx(d0) = Cpk +Cp0d0 Cdx(d0) =1,004 + 1,842.0,017 Cdx(d0) = 1,0353 Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx(d2) Cdx(d2) = 1,004 + 1,842.0,0415 Cdx(d2) = 1,08 Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx(dM) Cdx(dM) = 1,004 +1,842.dM Cdx(dM) = 1,004 + 1,842.0.0252 Cdx(dM) = 1,0504 Nhiệt độ tác nhân sau khi hòa trộn: [I (7.67) Trang 148] Dựa vào cặp thông số của tác nhân sau quá trình hòa trộn (tM = 30,140C, dM = 0,0252) tra trên đồ thị I – d ta tìm đợc độ ẩm của các tác nhân sau quá trình hòa trộn tại điểm MφM: φM 92% - Lợng không khí khô lu chuyển trong thiết bị sấy: [I (7.14) Trang 131] kg kk/kg ẩm - Nhiệt lợng tiêu hao của tác nhân sau khi hòa trộn q = 3152,78 KJ/kg ẩm 6- Xác định các kích thớc cơ bản của buồng sấy. - Hệ thống sấy dợc bố trí nh hình vẽ: Chiều cao Ht = 2200 mm Chiều dài Lt = 32000 mm Chiều rộng Bt = 820 mm - Tủ chứa 72 khay chia làm 8 ngăn mỗi ngăn 9 khay. Trọng lợng mỗi khay m = 27kg có kích thớc. Các khay đợc xếp cách nhau 10cm. Lk = 730 mm Hk = 30 mm Bk = 530 mm 7- Tính toán nhiệt tủ sấy 7.1- Xác định hệ số truyền nhiệt K - Giả sử tốc độ tác nhân sấy lu chuyển trong tủ sấy V = 1,2 m/s xem không khí là chảy rối thì ta có: Hệ số trao đổi nhiệt đối lu giữa tác nhân sấy với bề mặt bao trên trong tủ sấy α1 bằng: α1 = C + DV V = 1,2 m/s tra [II bảng (3.3) Trang 25] ta tìm đợc C = 6,15 D = 4,17 Thay số ta đợc: α1 = 6,15 +4,17.1,2 α1 = 11,154 W/m2K. - Mật độ dòng nhiệt do tác nhân truyền cho mặt trong tủ sấy: qt = α1 (tf1 + tw1)1,333 [I (7.50) Trang 145] tf1 – nhiệt độ trong buồng sấy tf1 – nhiệt độ mặt trong của tủ. Giả sử tw1 = 520C Ta có: qt = 11,154.(60 - 52)1,333 = 178,34 W/m2 - Hệ số truyền nhiệt K của lớp bảo ôn của tủ sấy đợc xác định như sau: λ1, λ3 : hệ số dẫn nhiệt của Inox λ1 = λ3 = 16 W/mK δ1, δ3: chiều dài của lớp vỏ Inox δ1 = δ3 = 0,6 mm λ2: hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh λ2 = 0,04 W/mK δ2: Chiều dày của lớp bông thủy tinh δ2 = 38,8 mm tf2: nhiệt độ trong phòng máy ta sấy tf2 = 280C tw4: nhiệt độ mặt ngoài của tủ sấy * Theo tài liệu “kỹ thuật nhiệt” ta có mật độ dòng nhiệt truyền cho vách tủ: Ta có nhiệt độ mặt ngoài tủ sấy bằng: Thay số ta có: * Hệ số trao đổi nhiệt đối lu α2 giữa bề mặt bên ngoài tủ sấy với không khí. Từ nhiệt độ không khí tf = 25 0C tra bảng các thông số vật lý của không khí ta có: Tiêu chuẩn Prant truyền nhiệt: Prf = 0,701 Hệ số nhiệt : λ = 0,0267 W/mK Hệ số nhớt : v = 16.016 Với nhiệt độ tw = 350C ta có Prw = 0,699 Ta nhận thấy Prf ≈ Prw nên (Prf / Prw)0,25 = 1 Tiêu chuẩn Gr truyền nhiệt: Trong đó: g – gia tốc trọng trờng g = 9,81 m/s β = 1/(25 + 273) = 0,0335 Δt – độ chênh nhiệt độ Δt = tf – tw = 35 – 25 = 100C Thay số ta đợc: Gr . Pr = 82158,75.0,701 = 57593,284 Tiêu chuẩn Nussen: Nu = C (Gr . Pr)n Do .102 < Gr.Pr <2.107 nên ta có C = 0,54 và n = 0,25 Nu = 0,54 (57593,284)0,25 = 8,4 Mặt khác ta có: * Hệ số truyền nhiệt K xác định nh sau: Thay số: K = 0,81 W/m2K 7.2- Tổn thất nhiệt qua hai bên vách của tủ sấy: Qt = 3,6.K.F(tf1 + tf2) Thay số: Qt = 3,6.0,81.2.2,2.0,82(60 - 25) Qt = 368,232 kJ/h Hay: qt = 77,523kJ/kg ẩm 7.3- Tổn thất qua trần Qtr = 3,6 KtrFtr(tf1 + tf2) Trong đó Ktr là hệ số truyển nhiệt qua trần Ktr = 1,3K = 1,3.0,81 Ktr = 1,053 W/m2K Thay số: Qtr = 3,6.1,053.0,28.3,2(60 - 25) Qtr = 348,15 kJ/h Hay qtr = 73,3 kJ/kg ẩm 7.4- Tổn thất nhiệt qua nền - Diện tích nền Fn: Fn = 0,82.3,2 = 2,642 m2 Với diện tích nền Fn = 2,642 m2 nhiệt độ trong tủ sấy tf1 = 600C tra bảng tham khảo số liệu kinh nghiệm [II bảng (3.4) trang 25] ta xác định đợc tổn thất nhiệt qua nền bằng: Qn = 2,642.36 = 95,112 kJ/h Hay q ≈ 20 kJ/h ẩm 7.5- Tổn thất nhiệt qua cửa QC = 3,6 KFC(tf1 – tf2) Trong đó: FC: diện tích cửa FC = 16.0,6.1,09 = 10,5 m2 Thay số ta đợc: QC = 3,6.0,81.10,5(60 - 25) QC = 1071,63 kJ/h Hay qc = 225,62 kJ/kg ẩm 7.6- Tổn thất nhiệt phần mặt trên trừ cửa kJ/h ẩm 7.8- Tổn thất nhiệt do vật sấy mang đi Trong đó Cv: nhiệt dung riêng của vật liệu Cv = 1,892 J/kg K tv1: nhiệt độ của vật liệu khi vào tủ sấy tv1 = tf2 = 200C tv1: nhiệt độ của vật liệu khi ra khỏi tủ sấy tv2 = tf1 – 100C = 60 – 10 = 500C Thay số: Hay kJ/kg ẩm 7.9- Tổng thất nhiệt do khay mang đi Trong đó: mK : khối lợng của một khay Ck: nhiệt dung riêng của khay thay số: kJ/mẻ kJ/kg ẩm 7.10- Tổn thất nhiệt do không khí thoát ra mang khỏi tủ sấy Trong đó: : Entanpi của không khí thoát ra khỏi tủ sấy L0 : lợng không hkí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm L0 = l0 W = 61,35.4,75 L0 = 219,4 kg kk/h Thay các giá trị đã tìm đợc ở trên vào ta đợc: kJ/kg ẩm hay kJ/kg ẩm 7.11- Tổn thất nhiệt qua Calorifer Calorifer có hình dạng nh hình vẽ. Ta chia calorifer thành hai phần: tiết diện F1 và tiết diện F2. vỏ ngoài của Calorifer đợc bọc bằng tôn dày 0,6 Diện tích tiết diện F1 = 0,558 m2 Diện tích tiết diện F2 = 0,45 m2 *Tổn thất nhiệt qua tiết diện F1Q1 λ1= 46 W/m2K λ1: hệ số dẫn nhiệt của amian λ2= 0,16 W/m2K δ2: Chiều dày của lớp tôn δ2 = 0,6 mm δ1: Chiều dày của lớp bông thủy tinh δ1 = 5 mm - Xác định tw3 Xác định hệ số trao đổi nhiệt α2 giữa bề mặt calorifer với không khí. Từ nhiệt độ không khí tf = 250C tra bảng các thông số vật lý của không khí ta có: Tiêu chuẩn Prant truyền nhiệt: Prf = 0,701 Hệ số truyền nhiệt : λ = 0,0267 W/mK Hệ số độ nhớt : v = 16.10-6 Với ta tra đợc Ta nhận thấy nên Tiêu chuẩn Gr truyền nhiệt: trong đó: g – gia tốc trọng trờng g = 9,81 m/s Δt - độ chênh nhiệt độ Δt = tf – tw = 46,42 – 25 = 21,420C Thay số ta đợc: Tiêu chuẩn Nussen: Nu = C (Gr.Pr)n Do nên ta có C = 0,54 và n = 0,25 Mặt khác ta có: - Hệ số truyền nhiệt K1: Trong đó: α1 = 11,154 W/m2 K K1 = 582 W/m2 K Ta có tổn thất nhiệt qua tiết diện F1 bằng: Thay số: hay q = 110,76 kJ/kg ẩm * Tổn thất nhiệt qua tiét diện F2Q2 Trong đó: δ1, δ3 : chiều dày của lớp tôn δ1 = δ3 = 0,6 mm δ2: chiều dày của lớp bảo tôn bông thủy tinh δ2 = 38,8 mm λ1; λ3 : hệ số dẫn nhiệt của lớp tôn λ1 = λ3 = 46 W/m2 K λ2 : Hệ số dẫn nhiệt của bông thủy tinh λ2 = 0,16 W/m2 K - Xác định tw4 Tao có: Thay số: Xác định hệ số trao đổi nhiệt α2 Từ thông số nhiệt độ không khí trong phòng tra bảng các thông số vật lý của không hkí khô ta có: Tiêu chuẩn Prant truyền nhiệt: Prf = 0,701 Hệ số truyền nhiệt : λ = 0,0267 W/m2 K Hệ số độ nhớt : v = 16.10-6 Với nhiệt độ của bề mặt ngoài buồng sấy tw4 = 450C tra bảng ta tìm đợc Pr = 0,698 Ta nhận thấy Prf ≈ Prw nên (Prf/Prw)0,25 =