Đồ án Tính toán thiết kế máy sấy lúa kiểu sấy tháp tam giác năng suất 6 tấn/mẻ (có đảo trộn)

hạt lúa. Mục đích của việc phân thành nhiều vùng sấy, có vùng làm mát và có đảo trộn: lúa là loại hạt có cả ẩm bề mặt và ẩm bên trong nhân hạt, phân thành nhiều vùng sấy với các nhiệt độ sấy khác nhau để khi lúa từ trên cao rơi xuống qua vùng sấy 1 có nhiệt độ cao sẽ lấy đi ẩm bề mặt của hạt lúa, sau đó lúa qua vùng sấy 2, 3 để ẩm bên trong nhân hạt có thời gian di chuyển ra bề mặt hạt do chênh lệch nhiệt độ và phân áp suất hơi nước. Với việc đảo trộn nhiều lần sẽ đảm bảo hạt lúa không bị ứng suất nhiệt gây gãy vỡ khi xay xát (mỗi lần đảo trộn sẽ giảm được lượng ẩm khoảng 2 ¸ 4%). Lúa có độ ẩm đầu vào là 27%, độ ẩm đầu ra là 14% nên độ ẩm cần tách ra khỏi lúa là 13%. Đối với các loại hạt, để cho chất lượng hạt ổn định sau mỗi lần sấy thì độ giảm ẩm mỗi lần đảo trộn khoảng 2 ¸ 4%. Ta chọn sơ bộ giảm ẩm mỗi lần là 3.25% nên sẽ phải đảo trộn 13/3.25 = 4 lần hay (1 + 1 + 1 + 0.25) ´ 4 = 13 Ta chọn phân bố giảm ẩm trong 3 vùng sấy và vùng làm mát như sau: Lần đảo trộn I · Vùng sấy 1: w11 = 27%, w12 = 26%, wtb1 = 26.5% · Vùng sấy 2: w21 = w12 = 26%, w22 = 25%, wtb2 = 25.5% · Vùng sấy 3: w31 = w22 = 25%, w32 = 24%, wtb3 = 24.5% · Vùng làm mát 4: w41 = w32 = 24%, w42 = 23.75%, wtb4 = 23.875% Lần đảo trộn II · Vùng sấy 1: w11 = 23.75%, w12 = 22.75%, wtb1 = 23.25% · Vùng sấy 2: w21 = w12 = 22.75%, w22 = 21.75%, wtb2 = 22.25% · Vùng sấy 3: w31 = w22 = 21.75%, w32 = 20.75%, wtb3 = 21.25% · Vùng làm mát 4: w41 = w32 = 20.75%, w42 = 20.5%, wtb4 = 20.625% Lần đảo trộn III · Vùng sấy 1: w11 = 20.5%, w12 = 19.5%, wtb1 = 20% · Vùng sấy 2: w21 = w12 = 19.5%, w22 = 18.5%, wtb2 = 19% · Vùng sấy 3: w31 = w22 = 18.5%, w32 = 17.5%, wtb3 = 18% · Vùng làm mát 4: w41 = w32 = 17.5%, w42 = 17.25%, wtb4 = 17.375% Lần đảo trộn IV · Vùng sấy 1: w11 = 17.25%, w12 = 16.25%, wtb1 = 16.75% · Vùng sấy 2: w21 = w12 = 16.25%, w22 = 15.25%, wtb2 = 15.75% · Vùng sấy 3: w31 = w22 = 15.25%, w32 = 14.25%, wtb3 = 14.75% Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 34 · Vùng làm mát 4: w41 = w32 = 14.25%, w42 = 14%, wtb4 = 14.125% 1.2 Cân bằng ẩm cho từng vùng - Tính lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ theo công thức: 2 21 1 100 i ii ii GW w ww - - = với i là số thứ tự của vùng Lần đảo trộn I · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 1 kgGW 81 26100 2627 .6000 100 12 1211 111 =- - = - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 1: G12 = G11 – W1 = 6000 – 81 = 5919 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 2 kgGW 79 25100 2526 5919 100 22 2221 122 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 2: G22 = G12 – W2 = 5919 – 79 = 5840 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 3 kgGW 77 24100 2425 5840 100 32 3231 223 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 3: G32 = G22 – W3 = 5840 – 77 = 5763 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng làm mát kgGW 19 75.23100 75.2324 5763 100 42 4241 324 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại: G42 = G32 – W4 = 5763 – 19 = 5744 kg Tổng lượng ẩm đã lấy ra trong quá trình sấy và quá trình làm mát lần I: WI = W1 + W2 + W3 + W4 = 81 + 79 + 77 + 19 = 256 kg hay WI = G11 – G42 = 6000 – 5744 = 256 kg Lần đảo trộn II · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 1 kgGW 74 75.22100 75.2275.23 5744 100 12 1211 111 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 1: G12 = G11 – W1 = 5744 – 74 = 5670 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 2 kgGW 72 75.21100 75.2175.22 5670 100 22 2221 122 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 2: G22 = G12 – W2 = 5670 – 72 = 5598 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 3 kgGW 71 75.20100 75.2075.21 5598 100 32 3231 223 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 3: G32 = G22 – W3 = 5598 – 71 = 5527 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng làm mát kgGW 17 5.20100 5.2075.20 5527 100 42 4241 324 =- - ´= - - = w ww Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 35 Do đó, khối lượng lúa còn lại: G42 = G32 – W4 = 5527 – 17 = 5510 kg Tổng lượng ẩm đã lấy ra trong quá trình sấy và quá trình làm mát lần I: WII = W1 + W2 + W3 + W4 = 74 + 72 + 71 + 17 = 234 kg hay WII = G11 – G42 = 5744 – 5510= 234 kg Lần đảo trộn III · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 1 kgGW 68 5.19100 5.195.20 5510 100 12 1211 111 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 1: G12 = G11 – W1 = 5510 – 68 = 5442 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 2 kgGW 67 5.18100 5.185.19 5442 100 22 2221 122 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 2: G22 = G12 – W2 = 5442 – 67 = 5375 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 3 kgGW 65 5.17100 5.175.18 5375 100 32 3231 223 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 3: G32 = G22 – W3 = 5375 – 65 = 5310 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng làm mát kgGW 16 25.17100 25.175.17 5310 100 42 4241 324 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại: G42 = G32 – W4 = 5310 – 16 = 5294 kg Tổng lượng ẩm đã lấy ra trong quá trình sấy và quá trình làm mát lần I: WIII = W1 + W2 + W3 + W4 = 68 + 67 + 65 + 16 = 216 kg hay WIII = G11 – G42 = 5510 – 5294= 216 kg Lần đảo trộn IV · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 1 kgGW 63 25.16100 25.1625.17 5294 100 12 1211 111 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 1: G12 = G11 – W1 = 5294 – 63 = 5231 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 2 kgGW 62 25.15100 25.1525.16 5231 100 22 2221 122 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 2: G22 = G12 – W2 = 5231 – 62 = 5169 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 3 kgGW 60 25.14100 25.1425.15 5169 100 32 3231 223 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 3: G32 = G22 – W3 = 5169 – 60 = 5109 kg · Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng làm mát kgGW 15 14100 1425.14 5109 100 42 4241 324 =- - ´= - - = w ww Do đó, khối lượng lúa còn lại: G42 = G32 – W4 = 5109 – 15 = 5094 kg Tổng lượng ẩm đã lấy ra trong quá trình sấy và quá trình làm mát lần I: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 36 WIV = W1 + W2 + W3 + W4 = 63 + 62 + 60 + 15 = 200 kg hay WIV = G11 – G42 = 5294 – 5094= 200 kg Từ đó: Tổng lượng nước vùng 1 tách được qua 4 lần đảo trộn: SW1 = 286 kg Tổng lượng nước vùng 2 tách được qua 4 lần đảo trộn: SW2 = 280 kg Tổng lượng nước vùng 3 tách được qua 4 lần đảo trộn: SW3 = 273 kg Tổng lượng nước vùng làm mát tách được qua 4 lần đảo trộn: SW4 = 67 kg Lần đảo trộn thứ I tách được lượng nước: WI = 256 kg Lần đảo trộn thứ II tách được lượng nước: WII = 234 kg Lần đảo trộn thứ III tách được lượng nước: WIII = 216 kg Lần đảo trộn thứ IV tách được lượng nước: WIV = 200 kg Tổng lượng nước đã tách được: W = SW1 + SWII + SWIII + SWIV = WI + WII + WIII + WIV = 906 kg Khối lượng lúa còn lại sau sấy: G42 = G11 – W = 6000 – 906 = 5094 kg 1.3 Nhiệt độ sấy ¨ Nhiệt độ tác nhân sấy là khói lò hòa trộn với không khí tươi để sấy lúa thường từ 500 ¸ 900C nên ta chọn nhiệt độ tác nhân vào và ra ở các vùng sấy và vùng làm mát như sau: Nếu lấy nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy ở từng vùng bé hơn nhiệt độ tới hạn của hạt từ 50 ¸ 100C thì nhiệt độ ra của tác nhân sấy được chọn theo điều kiện ti2 £ (5 ¸ 10) + thi. (với thi là nhiệt độ tới hạn của hạt ở từng vùng sấy) · Vùng sấy 1: t11 = 850C, t12 = 480C · Vùng sấy 2: t21 = 700C, t22 = 400C · Vùng sấy 3: t31 = 600C, t32 = 350C · Vùng làm mát: t41 = 28 0C, t42 = 35 0C ¨ Nhiệt độ vật liệu sấy vào và ra khỏi các vùng, ta chọn nhiệt độ vật liệu sấy vào và ra khỏi các vùng theo nguyên tắc: nhiệt độ vào vùng sau bằng nhiệt độ ra của vùng trước: · Vùng sấy 1: tv 11 = t0 = 280C, tv12 = 340C · Vùng sấy 2: tv21 = tv12 = 340C, tv22 = 400C · Vùng sấy 3: tv31 = tv22 = 400C, tv32 = 460C · Vùng làm mát: tv41 = tv32 = 46 0C, t42 = 30 0C Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 37 2. Tính toán quá trình sấy lí thuyết Hình 4-1: Sơ đồ nguyên lí hệ thống máy sấy tháp Hình 4-2: Đồ thị I – d: Quá trình sấy bằng khói lò 2.1 Xác định các thông số không khí ngoài trời (điểm A): Từ nhiệt độ và độ ẩm đã chọn (t0 = 280C và j0 = 70%) ta được: · Phân áp suất hơi nước bão hòa Pb0: barExp t Pbh 038.0)285.235 42.4026 12() 5.235 42.4026 12exp( 0 0 =+ -= + -= Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 38 · Lượng chứa ẩm d0: kgkkk kgâm PP P d b b 017.0 038.07.01 038.07.0 .621.0 . . 621.0 0 0 0 =´- ´ = - = j j · Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx(d0): Cdx(d0) = Cpk + Cpa.d0 = 1.0048 + 1.842 x 0.017 = 1.036 kJ/kgđộ Trong đó: Cpk = 1.0048 kJ/kgđộ: nhiệt dung riêng của không khí khô Cpa = 1.842 kJ/kgđộ: nhiệt dung riêng của hơi nước r = 2500 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi · Entanpy I0: I0 = Cpk.t0 + d0(r + Cpa.t0) = 1.0048 x 28 + 0.017´(2500 + 1.842 x 28) = 72 kJ/kg · Thể tích riêng của không khí V0: kg m PP t V b 3 55 00 0 0 887.010)038.07.01( )28273(287 10).( )273(287 = ´´- + = ´- + = j 2.2 Tính toán khói lò [3] 2.2.1 Nhiệt trị của nhiên liệu – Trấu Trấu có thành phần làm việc như sau: Clv H lv N lv O lv S lv A lv W lv 37.13% 4.12% 0.36% 31.6% 0.04% 17.75% 9% Nhiệt trị cao của trấu: Qc = 4.19(81C + 300H – 26(O – S) = 4.19[81 x 37.13 + 300 x 4.12 - 26(31.6 – 0.04)] = 14342.24 kJ/kg = 3426.24 kg kCal Nhiệt trị thấp làm việc của trấu: kg kCal kg kJ WSOHCQQ lvlvc lvlvlv dv lv t 314563.13165925)04.06.31(10912.4103013.37339 25)(1091030339 ==´--´-´+´= ---+== 2.2.2 Thể tích của không khí và sản phẩm cháy. Thể tích không khí khô lí thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg trấu: kgnl tcm OHSCV lvlvlvlvkk 3 0 38.36.310333.012.4268.0)04.0375.013.37(089.0 .0333.0.268.0).375.0(089.0 =´-´+´+´= -++= Thể tích sản phẩm cháy lí thuyết Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 39 kgnl tcm VWHV kgnl tcmSC V kgnl tcmN VV kk lvlv OH lvlv RO lv N 3 00 3 0 3 0 0 62.038.3016.090124.012.4111.0 016.00124.0111.0 69.0 100 04.0375.013.37 866.1 100 375.0 866.1 67.2 100 36.0 8.038.379.0 100 8.079.0 2 2 2 =´+´+´= +´+´= = ´+ = + = =+´=+= 2.2.3 Entanpy và dung ẩm của khói. Chọn hệ số không khí thừa buồng đốt abd = 1.4 Lượng không khí khô cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: L0k = 0.115C + 0.345H – 0.043 (O – S) = 0.115 x 37.13 + 0.345 x 4.12 – 0.043 x ( 31.6 – 0.04) = 4.3 kgkk/kgnl Lượng không khí khô thực cần cung cấp: Lkt = abd.L0k = 1.4 ´ 4.3 = 6.02 kgkk/kgnl Lượng chứa ẩm của tác nhân sấy là khói lò được tính: okgkhoilokh g AWH L dLWH d kbd kbd k 88 100 75.17912.49 13.44.1 173.44.1)912.49(10 100 9 1 .)9(10 0 00 = ++´ -+´ ´´++´ = ++ -+ ++ = a a Lượng hơi nước trong khói lò: Gn = (9H + A) + abd.L0k.d0 = (9´0.0412 + 0.1775) + 1.4´4.3´0.017 = 0.65 kg/kgnl Khối lượng khói lò khô trước khi hòa trộn khi đốt cháy 1kg nhiên liệu: kg kgWHA LG kbdkK 4.6100 912.4975.17 3.44.11 100 9 1 0 = +´+ -´+= ++ -+= a Entanpy của khói lò Ik: kg kJ G ILtCQ I kk kbdnlnlc k 14184.6 723.44.1282.16.024.14342..... 00 = ´´+´+´ = ++ = ah Trong đó: Cnl: nhiệt dung riêng của trấu Cnl = 1.2 ÷ 1.7 kJ/kg.K chọn Cnl = 1.2 kJ/kg.K tnl: nhiệt độ của nhiên liệu vào buồng đốt. tnl = t0 = 280C h: hiệu suất buồng đốt. h = 0.6 Xác định nhiệt độ khói lò sau buồng đốt: Từ công thức: Ik = 1.0048tk + dk (2500 + 1.842tk) C d dI t k kk k 01027 088.0842.10048.1 088.025001418 842.10048.1 2500 = ´+ ´- = + - =Þ Nhiệt độ tk = 10270C, nên ta có: bar t P k bhk 6706)10275.235 42.4026 12exp() 5.235 42.4026 12exp( = + -= + -= bar d d P k k hk 124.0621.0088.0 088.0 621.0 = + = + = Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 40 %002.000002.0 6706 124.0 12 12 12 ==== bh h p P j Các thông số của khói như sau: tk = 1027 0C Ik = 1418 kJ/kg dk = 88 g/kg L0k = 4.3 kgkk/kgnl Lkt = 6.02 kgkk/kgnl Gk = Gn + Gkk = 0.65 + 6.4 = 7.05kg/kgnl. 2.3 Thông số của không khí sau khi hòa trộn 2.3.1 Hòa trộn khói lò để đưa vào vùng sấy 1 Ta có nhiệt độ sau khi hòa trộn để vào vùng sấy 1 t11 = 850C bar t Pbh 5695.0}855.235 42.4026 12exp{} 5.235 42.4026 12exp{ 11 11 =+ -= + -= Ta có: I11= 1.0048t11 + d11 (2500 + 1.842t11) = 85.408 + 2656.57d11 (1) Phương trình cân bằng chất: G11 = G10 + Gk Phương trình cân bằng năng lượng: G11.I11 = G10.I0 + Gk.Ik Þ (G10 + Gk).I11 = G11.I0 + Gk.Ik Þ (G10 + 7.05).I11 =72G10 + 9997 (2) Phương trình cân bằng ẩm: G11.d11 = G10.d0 + Gk.dk Þ (G10 + Gk).d11 = G10.d0 + Gk.dk Þ (G10 + 7.05).d11 = 0.017G10 + 0.6204 (3) Từ đó: Giải hệ phương trình (1), (2), (3) ï î ï í ì +=+ +=+ += 0.6204 0.017G 7.05).d (G 9997 G 72 7.05).I (G 2656.57d85.408 I 101110 101110 1111 Ta được: G10 = 132 kgkk/kgnl d11 = 0.021 kg/kgkk I11 = 141 kJ/kg Lượng không khí thực vào buồng sấy 1: G11 = G10 + Gk = 132 + 7.05 = 139.05 kgkk/kgnl Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 41 Tỉ lệ hòa trộn: %53053.0 132 05.7 10 1 ==== G G n k Độ ẩm tại điểm 1: %606.0 )021.0621.0(5695.0 021.01 )621.0( . 1111 11 11 ==+´ ´ = + = dP dP bh j Hệ số không khí thừa sau quá trình hòa trộn [ ] [ ])()(. .)9(1)9(.. 010 1 ttCiidL tCWAHiAHtCQ ipkaoaiok ipkainlnlbdc i -+- ++--+-+ = h a Với nhiệt độ t1i đã chọn ta tính được: ia0 = 2500 + 1.842´28 = 2552 kJ/kg ia1 = 2500 + 1.842´85 = 2657 kJ/kg Do đó: ( )[ ] [ ] 28 )2885(0048.1)25522657(017.03.4 850048.109.01775.00412.0912657)1775.00412.09(282.16.024.14342 1 1 =Þ -´+-´´ ´´++´--´+´-´+´ = a a Như vậy các thông số của điểm hòa trộn trước khi vào vùng sấy 1 như sau: t11 = 85 0C I11 = 141 kJ/kg d11 = 0.021 kg/kgkk G11 = 139.05 kgkk/kgnl j11 = 6% a1 = 28 2.3.2 Hòa trộn khói lò để đưa vào vùng sấy 2 Ta có nhiệt độ sau khi hòa trộn để vào vùng sấy 2 t21 = 700C bar t Pbh 307.0}705.235 42.4026 12exp{} 5.235 42.4026 12exp{ 21 21 =+ -= + -= Ta có: I21= 1.0048t21 + d21 (2500 + 1.842t21) = 70.336 + 2628.94d21 (4) Phương trình cân bằng chất: G21 = G20 + Gk Phương trình cân bằng năng lượng: G21.I21 = G20.I0 + Gk.Ik Þ (G20 + Gk).I21 = G20.I0 + Gk.Ik Þ (G20 + 7.05).I21 =72G20 + 9997 (5) Phương trình cân bằng ẩm: G21.d21 = G20.d0 + Gk.dk Þ (G20 + Gk).d21 = G20.d0 + Gk.dk Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 42 Þ (G20 + 7.05).d21 = 0.017G20 + 0.6204 (6) Từ đó: Giải hệ phương trình (4), (5), (6) ï î ï í ì +=+ +=+ += 0.6204 G 0.017 7.05).d (G 9997 G 72 7.05).I (G 2628.94d70.336 I 202120 202120 2121 Ta được: G20 = 183 kgkk/kgnl d21 = 0.02 kg/kgkk I21 = 123 kJ/kg Lượng không khí thực vào buồng sấy 2: G21 = G20 + Gk = 183 + 7.05 = 190.05 kgkk/kgnl Tỉ lệ hòa trộn: %39039.0 183 05.7 20 2 ==== G G n k Độ ẩm tại điểm 1: %101.0 )02.0621.0(307.0 02.01 )621.0( . 2121 21 21 ==+´ ´ = + = dP dP bh j Hệ số không khí thừa sau quá trình hòa trộn [ ] [ ])()(. .)9(1)9(.. 010 1 ttCiidL tCWAHiAHtCQ ipkaoaiok ipkainlnlbdc i -+- ++--+-+ = h a Với nhiệt độ t1i đã chọn ta tính được: ia0 = 2500 + 1.842´28 = 2552 kJ/kg ia2 = 2500 + 1.842´70 = 2629 kJ/kg Do đó: ( )[ ] [ ] 38 )2870(0048.1)25522629(017.03.4 850048.109.01775.00412.0912657)1775.00412.09(282.16.024.14342 2 2 =Þ -´+-´´ ´´++´--´+´-´+´ = a a Như vậy các thông số của điểm hòa trộn trước khi vào vùng sấy 2 như sau: t21 = 70 0C I21 = 123 kJ/kg d21 = 0.02 kg/kgkk G21 = 190.05 kgkk/kgnl j21 = 10% a2 = 38 2.3.3 Hòa trộn khói lò để đưa vào vùng sấy 3 Ta có nhiệt độ sau khi hòa trộn để vào vùng sấy 3 t31 = 600C bar t Pbh 1968.0}605.235 42.4026 12exp{} 5.235 42.4026 12exp{ 31 31 =+ -= + -= Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 43 Ta có: I31= 1.0048t31 + d31 (2500 + 1.842t31) = 60.288 + 2610.52d31 (7) Phương trình cân bằng chất: G31 = G30 + Gk Phương trình cân bằng năng lượng: G31.I31 = G30.I0 + Gk.Ik Þ (G30 + Gk).I31 = G30.I0 + Gk.Ik Þ (G30 + 7.05).I31 =72G30 + 9997 (8) Phương trình cân bằng ẩm: G31.d31 = G30.d0 + Gk.dk Þ (G30 + Gk).d31 = G30.d0 + Gk.dk Þ (G30 + 7.05).d31 = 0.017G30 + 0.6204 (9) Từ đó: Giải hệ phương trình (7), (8), (9) ï î ï í ì +=+ +=+ += 0.6204 G 0.017 7.05).d (G 9997 G 72 7.05).I (G 2610.52d60.288 I 303130 303130 3131 Ta được: G30 = 243 kgkk/kgnl d31 = 0.019 kg/kgkk I31 = 110 kJ/kg Lượng không khí thực vào buồng sấy 3: G31 = G30 + Gk = 243 + 7.05 = 250.05 kgkk/kgnl Tỉ lệ hòa trộn: %29029.0 243 05.7 30 3 ==== G G n k Độ ẩm tại điểm 1: %1515.0 )019.0621.0(1968.0 019.01 )621.0( . 3131 31 31 ==+´ ´ = + = dP dP bh j Hệ số không khí thừa sau quá trình hòa trộn [ ] [ ])()(. .)9(1)9(.. 010 1 ttCiidL tCWAHiAHtCQ ipkaoaiok ipkainlnlbdc i -+- ++--+-+ = h a Với nhiệt độ t1i đã chọn ta tính được: ia0 = 2500 + 1.842´28 = 2552 kJ/kg ia3 = 2500 + 1.842´60 = 2611 kJ/Kg Do đó: Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 44 ( )[ ] [ ] 50 )2860(0048.1)25522611(017.03.4 850048.109.01775.00412.0912657)1775.00412.09(282.16.024.14342 3 3 =Þ -´+-´´ ´´++´--´+´-´+´ = a a Như vậy các thông số của điểm hòa trộn trước khi vào vùng sấy 3 như sau: t31 = 60 0C I31 = 110kJ/kg d31 = 0.019 kg/kgkk G31 = 250.05 kgkk/kgnl j31 = 15% a3 = 50 Bảng 4-1: Thông số của tác nhân sấy vào buồng sấy Thông số t (0C) I (kJ/kg) d (kJ/kg) G (kgkk/kgnl) j (%) a Vùng 1 85 141 0.021 139.05 6 28 Vùng 2 70 123 0.020 190.05 10 38 Vùng 3 60 110 0.019 250.05 15 50 2.4 Trạng thái không khí ra khỏi tháp sấy (điểm C) 2.4.1 Vùng sấy 1 Nhiệt độ t12 = 480C, nên ta có: bar t Pbh 1105.0)485.235 42.4026 12exp() 5.235 42.4026 12exp( 12 12 =+ -= + -= Vì đây là quá trình sấy lí thuyết nên ta có: Entanpy: I12 = I11 = 141 kJ/kg Dung ẩm: từ công thức I12 = 1.0048 x t12 + d12 (2500 + 1.842 x t12) ta được: kgkkk kg t tI d 036.0 48842.12500 480048.1141 842.12500 0048.1 12 1212 12 =´+ ´- = ´+ ´- = bar d d Ph 055.0621.0036.0 036.0 621.012 12 12 =+ = + = %505.0 1105.0 055.0 12 12 12 ==== bh h p P j 2.4.2 Vùng sấy 2 Nhiệt độ t22 = 400C, nên ta có: barExp t ExpPbh 073.0)405.235 42.4026 12() 5.235 42.4026 12( 22 22 =+ -= + -= Vì đây là quá trình sấy lí thuyết nên ta có: Entanpy: I22 = I21 = 123 kJ/kg Dung ẩm: từ công thức I22 = 1.0048 x t22 + d22 (2500 + 1.842 x t22) ta được: kgkkk kg t tI d 032.0 40842.12500 400048.1123 842.12500 0048.1 22 2222 22 =´+ ´- = ´+ ´- = bar d d Ph 049.0621.0032.0 032.0 621.022 22 22 =+ = + = Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 45 %6767.0 073.0 049.0 22 22 22 ==== bh h p P j 2.4.3 Vùng sấy 3 Nhiệt độ t32 = 350C, nên ta có: bar t Pbh 056.0)355.235 42.4026 12exp() 5.235 42.4026 12exp( 32 32 =+ -= + -= Vì đây là quá trình sấy lí thuyết nên ta có: Entanpy: I32 = I31 = 110 kJ/kg Dung ẩm: từ công thức I32 = 1.0048 x t32 + d32 (2500 + 1.842 x t32) ta được: kgkkk kg t tI d 029.0 35842.12500 350048.1110 842.12500 0048.1 32 3232 32 =´+ ´- = ´+ ´- = bar d d Ph 045.0621.0029.0 029.0 621.032 32 32 =+ = + = %808.0 056.0 045.0 32 32 32 ==== bh h p P j Bảng4-2 : Thông số của tác nhân sấy ở đầu ra sau quá trình sấy lí thuyết Thông số t (0C) I (kJ/kg) d (kJ/kg) j (%) Vùng 1 48 141 0.036 50 Vùng 2 40 123 0.032 67 Vùng 3 35 110 0.029 80 2.5 Tính thời gian sấy Theo [5] hoặc theo công thức (4.14)/ 90 [1], ta chọn vận tốc tác nhân sấy đi qua hạt v = 0.5m/s nên hệ số trao đổi nhiệt đối lưu là: a = 6.15 +4.17v = 6.15 + 4.17´0.5 = 8.235 W/m2.độ Hay a = 8.235 đôms J .. 2 = 8.235 sm g .2 = 0.008235 sm kg .2 2.5.1 Thời gian sấy giai đoạn sấy đẳng tốc (từ wk11 đến wkx11) ( )mam kxk k const kxk k ddA G d d G - - = ÷ ø ö ç è æ - = .. 11111111 1 a ww t w ww t (h) [11] Trong đó: Gk: lượng chất khô có trong vật liệu ẩm đầu vào (kg/kg) wk11: độ ẩm đầu vào của vật liệu ẩm (%) (kg/kg) wkx11: độ ẩm kết thúc của giai đoạn sấy đẳng tốc (%) (kg/kg) a: hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (J/(s.m2.độ)) (kg/(m2.s)) Am: tổng diện tích bề mặt vật liệu ẩm (m2) da: độ chứa ẩm của không khí ở nhiệt độ sấy (kg/kg) dm: độ chứa ẩm của bề mặt vật liệu ở nhiệt độ bề mặt đầu vào (kg/kg) Ta có: · Gk = G ´ (1 - w11) = 6000 ´ (1 – 0.27) = 4380 kg/kg Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 46 · %37%100 27100 27 %100 100 11 11 11 =´- =´ - = w w wk · %16%100 14100 14 %100 100 42 42 42 =´- =´ - = w w wk · %15%100 13100 13 %100 100 =´ - =´ - = cb cb kcb w w w · kcbkx wc w += 111 và 049.037 8.18.1 11 === kw c %4.3515 049.0 1 11 =+=Þ kxw · Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy ở đầu vào của 3 vùng sấy ta = (85 + 70 + 60)/3 = 72 0C Độ ẩm trung bình của tác nhân sấy ở đầu vào của 3 vùng sấy ja = (6 + 10 + 15)/3 = 10% bar t P a bha 3349.0)725.235 42.4026 12exp() 5.235 42.4026 12exp( = + -= + -= kgkg P P d bhaa bhaa a /022.03349.01.01 3349.01.0 621.0 1 621.0 = ´- ´ = ´- ´ = j j · Nhiệt độ bề mặt vật liệu sấy ở đầu vào: tm = tư = 240C bar t P m bhm 03.0)245.235 42.4026 12exp() 5.235 42.4026 12exp( = + -= + -= kgkg P P d bhm bhm m /019.003.011 03.01 621.0 1 621.0 = ´- ´ = ´- ´ = j j · Tính diện tích bề mặt vật liệu ẩm tdm m m d V A . .6 j = (m2) [10] Trong đó: Vm: Thể tích khối hạt (m3) 312 500 6000 m m V v m === r Đường kính tương đương của hạt lúa. dtdm = 3.5 mm j: hệ số độ cầu tính của hạt y j 1= Bảng: hệ số hình dạng hình học một số loại hạt bất kỳ [9] Hình dạng hạt tròn góc cạnh dài kim bản mỏng Hệ số y 1,3 1,52 1,72 2,33 Đối với lúa: y = 1.72 nên 58.0 72.1 11 === y j Từ đó: 235468 0035.058.0 126 . .6 m d V A tdm m m =´ ´ == j Vậy: ( ) 7998)019.0022.0(35468008235.0 4.3537 4380 .. 1111 1 =-´´ - ´= - - = mam kxk k ddA G a ww t s = 2.2 h = 2h12’ Với tốc độ bay hơi: U = a.Am.(da – dm) = 0.008235´35468´(0.022 – 0.019) = 0.876 kg/s 2.5.2 Thời gian sấy giai đoạn sấy giảm tốc (từ wkx11 đến wk42) Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 47 ( ) Uf G ddAf G d d f G k mam k const k . . ... . 2 w a w t w wt D = - D = ÷ ø ö ç è æ D = (h) [11] Trong đó: f: hệ số giảm tốc tương ứng. f được tra theo hình bên dưới Hình 4-3: Đường cong sấy chung Độ ẩm w 0.354 0.3 0.26 0.22 0.18 0.16 Gk.Dw 236.52 175.2 175.2 175.2 87.6 f 0.38 0.26 0.19 0.15 0.009 Uf . 1 3 4.39 6 7.61 126.8 t2i wkx11 710 769 1051 1333 11108 wk42 t2 = 710 + 769 + 1051 + 1333 + 11108 = 14971 s = 4.2 h = 4 h 12’ Như vậy: Tổng thời gian sấy lúa là t = t1 + t2 = 2.2 + 4.2 = 6.4 h = 6h 24’ 2.6 Lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy lí thuyết 2.6.1 Vùng sấy 1 kghoinuoc kgkkk dd l 67 021.0036.0 11 1112 01 =- = - = L01 = l01 x W1 = 67 x 286 = 19162 kg/h = 5.3 kg/s h mL V k 3 1 01 01 1842803985.1 19162 === r với rk1 = 1.03985 kg/m3: tra bảng thông số vật lí của không khí khô ở nhiệt độ trung bình ttb1 = 0.5´ (85 + 48) = 66.50C Nhiệt lượng tiêu hao Q01 = L01 (I11 – I0) = 19162´ (141 – 72) = 1 322 178 kJ/h = 367 kJ/s hay Q01 = 1 322 178 kJ/h x 6.4 giờ = 8 461 939 kJ 2.6.2 Vùng sấy 2 Đồ án chuyên ngành Kỹ Thuật Nhiệt Upload by 48 kghoinuoc kgkkk dd l 83 02.0032.0 11 2122 02 =- = - = L02 = l02 x W2 = 83 x 280 = 23240 kg/h = 6.5 kg/s h mL V k 3 1 02 02 215880765.1 23240 === r với rk2 = 1.0765 kg/m3: tra bảng thông số vật lí của không khí khô ở nhiệt độ trung bình ttb2 = 0.5´ (70 + 40) = 550C Nhiệt lượng tiêu hao Q02 = L02(I21 – I0) = 23240´(123 – 72) = 1 185 240 kJ/h = 329 kJ/s hay Q02 =1 185 240 x 6.4 giờ = 7 585 536 kJ 2.6.3 Vùng sấy 3 kghoinuoc kgkkk dd l 100 019.0029.0 11 3132 03 =- = - = L03 = l03 x W3 = 100 x 273 = 27300 kg/h = 7.6 kg/s h mL V k 3 3 03 03 24779010175.1 27300 === r với rk3 = 1.10175 kg/m3: tra bảng thông số vật lí của không khí khô ở nhiệt độ trung bình ttb3 = 0.5´ (60 + 35) = 47.50C Nhiệt lượng tiêu hao Q03 = L03(I31 – I0) = 27300´ (110 – 72) = 1 037 400 kJ/h = 288 kJ/s hay Q03 = 1 037 400 x 6.4 giờ = 6 639 360 kJ Bảng4-3 : Thông số thu được của quá trình sấy lí thuyết 2.7 Tính kiểm tra lại nhiệt độ sấy Nếu xem thời gian sấy trung bình trong một vùng bằng 1/3 tổng thời gian sấy thì tv1 = tv2 = tv3 = 13.2 3 4.6 3 == t giờ Nh