Download - do an say thung quay phan 2
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 1
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Phần 4.
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
Số liệu ban đầu:
Nhiệt độ không khí trước khi vào calorifer: t0 = 260C.
Độ ẩm tương đối của không khí: φ0 = 81%
Nhiệt độ sấy cho phép: t1 = 900C.
Nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị sấy: t2 0C.
Áp suất khí quyển: P = 760 mmHg = 101354 (N/m2)
o Xác định thông số trạng thái của không khí nóng:
1. Trước khi vào calorifer: t0 = 260C
Tra bảng I.253 – STQTTB tập 1 ở 260C ta được:
Áp suất hơi nước bão hòa ở t0 = 260C là Pbh:
Pbh = 0.0343 at = 3364.83 (N/m2)
Hàm ẩm của không khí trước khi vào calorifer:
x0 =0.622
ϕo∗Pbh0
P−ϕo∗Pbh 0 (CT VII.11-tr95-[4])
x0 = 0 .622∗ 0 .81∗3364 . 83
101354−0 . 81∗3364 .83
x0 = 0.0171(KJ/Kgkkk)
Nhiệt lượng riêng của không khí:
Io= Ck* to + xo * (r0 + Ch*t0) (CT VII.13-tr95-[4])
Trong đó: Ck = 1 (KJ/Kg.độ): nhiệt dung riêng của không khí khô
r0 = 2493 (KJ/Kg): nhiệt hóa hơi của nước
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 10
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Ch = 1.97 (KJ/Kg.độ): nhiệt dung riêng của hơi nước
I0 = (2493 +1.97*26)*0.0171 = 69.6317 (KJ/Kgkkk)
2.Sau khi qua calorifer trước khi sấy
Sau khi qua calorifer, không khí chỉ thay đổi về nhiệt độ nhưng không thay đổi hàm ẩm nên x1 = x2.
Tại t1 = 900C tra bảng I.250 sách STQTTB và TBCNHC ta có:
P’bh = 0.715 at = 70141.5 (N/m2)
Ta có: x1 = 0.622*
ϕ1∗P 'bh
P−ϕ1∗P 'bh => ϕ1=
x1∗P
(0 .622+x1 )P 'bh
Hay:
ϕ1=0. 0171∗101354
(0 .622+0. 0171 )∗70141 .5=0 . 03886
I1= Ck* t1 + x1 * (r1 + Ch*t1) = 1*90 + (2493 + 1.97*90)*0.0171
= 135.9 (KJ/Kgkkk)
3.Sau khi khỏi thiết bị sấy: coi đây là quá trình sấy lý thuyết thì I1 = I2.
Giả sử: t2 = 300C.Ta có: I2= Ck* t2 + x2 * (r2 + Ch*t2)
x2 =
I 2−Ck∗t2
r2+Ch∗t2
=135 .9−30∗12493+1 .97∗30
=0 . 0415
Tính áp suất hơi nước bão hòa ứng với bão hòa ứng x = 0.0415 và φ = 1
Từ: x1 = 0.622*
ϕ∗Pbh
P−ϕ∗Pbh => Pbh =
x∗P(0 . 622+ x )∗ϕ
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 11
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Pbh=
0 .0415∗101354(0 .622+0 .0415)∗1
=6339 .4( N /m2 )
Hay Pbh = 0.0646 (at)
Tra bảng ta được ts =37.30C.
Ta thấy t2 < ts => chọn t2 không thỏa mãn.
Giả sử: t2 = 350C thì:
x
2 =
135 . 9−352493+1 . 97∗35
=0 .0394
Pbh=0 . 0394∗101354(0 . 622+0 .0394 )
=6037 .72( N /m2 )=0 . 0615(at )
Tra bảng ta được ts = 360C => t2 không thỏa mãn. Giả sử t2 = 390C thì
x2 =
135 . 9−392493+1 . 97∗39
=0 .0377
Pbh=0 . 0377∗101354(0 . 622+0 .0377 )
=5792 . 096( N /m2 )=0 . 059(at )
Tra bảng ta được: ts = 35.80C => t2 không thỏa mãn Giả sử t2 = 420C thì
x2 =
135 . 9−422493+1 . 97∗42
=0 .0364
Pbh=0 . 0364∗101354
(0 . 622+0 .03764 )=5603. 41( N /m2 )=0. 0571( at )
Tra bảng ta được: ts = 350C . Ta có: ∆t = t2 – ts = 42 – 35 = 70C (thỏa mãn).Vậy chọn: t2 = 420CTại t2 = 420C tra bảng ta có: P”bh = 0.0836 at = 8201.16 (N/m2)Do đó:
x2= 0 .622 ϕ2∗P rSub { size 8{ ital bh } } } over {P - ϕ rSub { size 8{2} } *Pbh=> φ2 =
x2∗P
(0 . 622+ x2 )∗P rSub { size 8{ ital bh} } } } } { ¿¿¿
φ2 =
0 .0364∗101354(0 . 622+0 .0364 )∗8201 .16
=0.683= 68.3%
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 12
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Với x2 =
I 2−Ck∗t2
r2+Ch∗t2
=135 .9−422493+1 .97∗42
=0. 0364
II. Cân bằng vật liệuSố liệu ban đầu:W1 = 3.5%W2 = 0.4%G2 = 1375 Kg/h.Trong suốt quá trình sấy, ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, do đó lượng vật liệu khô tuyệt đối coi nhưu không bị biến đổi.1. Phương trình cân bằng vật liệuG1 = G2 + W2. Vật liệu khô tuyệt đối qua máy sấy GK
Gk = G2∗
100−W 2100
=1375∗100−0. 4100
=1369 . 5 Kg /h
3. Lượng vật liệu ướt đi vào máy sấy
G1 = G2∗
100−W 2
100−W 1
=1375∗100−0 . 4100−3 .5
=1419 . 17 Kg /h
4. Lượng ẩm tách ra:W = G1 – G2 = 1419.17 – 1369.5 = 44.17 Kg/h5. Lượng khí khô tiêu hao riêng:
L=
1x2−x0
= 10 . 0364−0 .0171
=53 .056Kgkkk/Kg hơi nước
6. Lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi một lượng ẩm W:L = l*W = 52.056*44.17 = 2299.37 Kgkkk/hThể tích riêng của không khí ẩm tính theo 1kg không khí khô:
v0=R∗T0
P−Pbh∗ϕ0
=287∗(26+273 )101354−3364 . 83∗0 . 81
=0. 8698 m3 /kg
v1=R∗T 1
P−P 'bh∗ϕ1
=287∗( 90+273 )101354−70141 .5∗0 .03886
=1.0563 m3/kg
v2=R∗T2
P−P rSub { size 8{ ital bh } } *ϕ rSub { size 8{2} } } } = { {287 * \( 42+273 \) } over {101354 - 8201 . 16 *0 . 683 } } =0 . 9442 m rSup { size 8{3} } / ital kg } {¿¿¿
Thể tích không khí khô: V = v*LV0 = v0*L = 0.8698*2299.37 = 2000 m3/h
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 13
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
V1 = v1*L = 1.0563*2299.37 = 2428.82 m3/h V2 = v2*L = 0.0442*2299.37 = 2171.06 m3/h
Phần 5.
TÍNH KÍCH THƯỚC THÙNG QUAY
Chọn cường đô bay hơi ẩm A = 8 kg/m3h
Thể tích thùng quay:
Vt = w/A =44,17/8 = 5.52( m3)
Chiều dai thùng quay:
Lt = 4V t
π Dt2
Giả sử chọn Lt/Dt = 5
Do đó Lt =
4 V t
π (Lt
5 )2 Lt
3=4 V t∗52
π Lt = 5.6 (m)
Mặt khác Dt2=
4 V t
π Lt => Dt =1.1203 (m)
Chọn Dt = 1.2 m => Lt = 4.88 (m)
Nhận xét: Lt
Dt
=4.881.2
= 4.07 ϵ [3.5 ; 7]
Tính vận tốc khí đi trong thùng :
ω = 0.0188
√100−β.
V t
Dt
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 14
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
trong đó β là hệ số chứa , chiếm 10-25% thể tích thùng quay.
Chọn β = 18.11565%Vt
Khi đó ω =0.0188
√100−18. 11565∗5.52∗5.52
1.2 = 2.162 (m/s)
Vậy vận tốc khí trong thùng với vận tốc 2.162 (m/s).
Tính thời gian sấy τ:
τ =120 βρ(w1−w2)
A [200−( w1−w2 )] (CT 8.10 –tr115-[5])
trong đó ρ là khối lượng riêng xốp trung bình cảu vật liệu, chọn ρ = 1100kg/m3
do đó τ = 120∗0.18∗1100(5.5−0.4)
8[200−(3.5−0.4 )] = 46.76 phút
tính số vòng quay n:
n = m∗k∗L
τ∗Dt∗tgα
trong đó:
L = Lt, ( L là chiều dài của cánh đảo trộn trong thùng )
α: góc nghiêng của thùng quay ( chọn α = 3o)
m , k hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyện động của dòng khí.
Chọn đệm có cấu tạo như hình vẽ thì m = 0.5 , k = 0.5
Do đó n = 0.5∗0.5∗4. 88
46.76∗1.2∗tg 3 =0.415 (v/ph)
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 15
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Vậy n = 0.415 v/ph
Tính công suất cần thiết để quay thùng:
N = 0.13*10-2*1.23*4.48*0.071*0.415*1100
N = 0.3553 (kw)
Phần 6.
TÍNH TOÁN NHIÊN LIỆU
I- Tính nhiệt tổn thất q m
1. Xác định thông số truyền nhiệt k.a) Tính hệ số cấp nhiệt đối lưu từ tác nhân sấy đến thành trong của thiết bị.α 1=k ' (α 1
' +α 1' ' )
Trong đó:
k ' là hệ số tính đến độ nhám của thùng.k '=1.25-1.3 chọn k '=1.25
α 1' : hệ số cấp nhiệt từ không khí đến thành trong có đối lưu cưỡng bức (vì có quạt)
α 1' =
N u . ʎ
Dt (CT-tr.45-[3]).
Nhiệt độ trung bình của không khí trong thùng sấy:
ttb = t1+t 2
2=90+42
2 =66oC
tra bảng I.255 -STQTTB tập 1 ở ttb =66oC được:
ʎ=2.49*10-2 (w/m.độ) ; độ nhớt υ = 119.51*10-6(m/s2)
Re =ωk∗Dt
ϑ= 2.162∗1.2
19.51∗10−6 =12.198*104
Nu =0.018*Re0.8*ξ
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 16
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Tra bảng v.2 tr.48-STQTTB tập 2, với L/D = 4.07; Re =12.198*104 ta có ξ =1.1
Do đó : Nu =0.018(12.198*104)0.8*1.1=229.2
α 1' =
Nu∗ʎDt
=229.2∗2.94∗10−2
1.2 =5.6 (w/m2.độ)
α 1' ' :hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên. Chọn nhiệt độ thành bên trong của thùng là 59oC
t tb =(66+59)/2 =62.5oC, tra bảng I.255-TQTTB tập1 ở 62.5oC ta có:
ʎ=2.92∗10−2( wm
. độ), υ=19.285*10-6 (m2/s)
với Δt =66-59 =7oC , T= 62.5 +273 =335.5oK
Gr=g . D3 . ∆ t
ϑ 2 . T= 9.81∗1.23∗7
(19.285∗106)2∗335.5=¿ 9.51∗108
Nu=0.47(Gr)0.25=0.825*102
Do đó:α 1' ' =
Nu .ʎDt
=0.825∗102∗2.92∗10−2
1.2 =2.01 w/m2độ
Tính α 1
α 1=k ' (α 1' +α 1
' ' )=¿ 1.25(2.01+5.6)=9.54 w/m2độ
nhiệt tải riêng củakhông khí nóng vào tườngtrong của thùng :
q1= α 1∗Δt = 9.54*7 =66.78w/m2
b) Tính hệ số truyền nhiệt đối lưu từ thành ngoài thiết bị sấy đến môi trường:α 2
Chọn thùng quay làm bằng thép có chiều dày δ1=5mm, ʎ1=45.5 w/m.độChọn vật liệu cách nhiệt là amiang có độ dày δ2=30mm, ʎ2 =0.15w/m.độBên ngoài thùng là lớp tôn phủ 1 lớp sơn màu bảo vệ với độ dày δ3 =45.5 w/m.độ
tt: nhiệt độ thành trong của thùng . tt1: nhiệt độ giữa lớp tiếp xúc và amiang. tt2: nhiệt độ lớp tiếp xúc giữa amiang và tôn. tng:nhiệt độ lớp tiếp xúc giữa tôn và môi trường bên ngoài.
Tính α 2' : hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên.
Đường kính ngoài của thùng Dng:
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 17
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Dng =1.2 + 0.005*2 +0.05*2 + 0.001*2 = 1.312 (m)
∑i=1
3 δ i
λ ii
=0 .00545. 5
+ 0 . 050 .15
+ 0 . 00145 .5
=0 .33347
Giả sử quá trình truyền nhiệt là ổn định thì:
q1=
t t−t ng
∑λ i
δ i
=66.78
tng = tt –q1*∑ δ i
λi =59 – 66.78*0.33347 =36oC
nhiệt độ lớp bên giới tbg:
tbg=t ng+tmt
2=36+26
2=31 oC
Tra bảng I-225 -STQTTB tập 1 với t = 31oC ta có:
ʎ=2.69*10-2w/m.độ; υ = 16.15*10-6 m2/s
Δt =tng –tmt =36 -26 = 10oC
T = 31 + 273 =304 (oK)
Gr =
g D ng
3
. Δt
ν2
.T =
9 . 81∗(1. 312)3∗10
(16 .15∗10−6 )2∗304=30 . 4∗108
Nu =0.47*Gr0.25 =1.104*102
Do đó α 2
'
=
Nu . λ
Dng
=1 .104∗102∗2.69∗10−2
1.312=2 .065
(w/m2.độ)
Tính α 2' '
: hệ số cấp nhiệt do bức xạ.
α 2' '
=
εn . co
T ng−T o
([T ng
100 ]4
−[T o
100 ]4
)Trong đó :
εn: độ đen của lớp bảo vệ, εn=0.8
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 18
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Co: hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối, chọn Co=5.6
Do đó: α 2
' '
=0 .8∗5 . 636−26 [(36+273
100 )4
−(26+273100 )
4] =4.85 (w/m2.độ)
Vì vậy :α2 =α 2' +α 2
' ' = 2.065 + 4.85 =6.915
Nhiệt tải riêng từ bề mặt ngoài thùng đến môi trường ngoài:
q2 = α2.Δt=6.915*10 =69.15 (w/m2)
ta có:
q2−q1
q2
=69 .15−66.7869 .15
=3 .427 %
vậy chấp nhận được các điều kiện đã chọn
Hệ số truyền nhiệt K:
K=
1
1
α 1
+ 1
α 2
+δ 1+δ 3
λ1
+δ 2
λ2 =
11
9 .54+
16 .915
+0 .00645.5
+0 .050 .15
K =1.71556 (w/m2.độ)
2.Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
F = Dng*π*Lt + 2*0.785*(Dng)2
F = 1.312*3.14*4.88 + 2*0.875*1.3122
F = 22.817 m2
3.Tính hiệu số nhiệt độ trung bình.
Δttb =
Δt1−Δt2
2.3 lgΔt1
Δt2
Với : Δt1 = 90 – 26 =640C
Δt2 = 42 -26 =160C
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 19
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Khi đó ta có: Δttb =
64−16
2.3 lg6416
=34 .78o C
Nhiệt độ tổn thất môi trường:
qm =
3. 6∗K∗F∗Δt tb
w=3 . 6∗1 . 71556∗22. 817∗34 . 78
44 .17
qm = 110.96 (kj/kgẩm)
Phần 7.
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
Tính thiết bị sấy nhờ biểu đồ I –X.
Trên đồ thị I-X , điểm A được xác định nhờ 2 đường đẳng nhiệt to=260C và đường
φ0 = 81% .
Từ A kẻ đường thẳng đứng (do hàm ẩm không đổi) cắt đường đẳng nhiệt t1 = 900C tại B. AB là đường sưởi nóng khôn khí trong calorife.
Từ B kẻ đường thẳng song song I = const, đường này cắt đường đẳng nhiệt t2= 420C tại C. C là điểm kết thúc của quá trình sấy lý thuyết. nhưng trong thực tế thì I thay đổi nên đường biểu diễn quá trình sấy thực tế biểu diễn như sau:
Xác định hai điểm A,B nhử ở sấy lý thuyết. trạng thái cuối của không khí được xác định bằng điểm C1
Ta có: Δ =qb + to.Cw -∑ q .
Với qb = 0 vì không có bổ sung nhiệt.
Cw : nhiệt dung riêng của nước ; Cw =4.186
∑ q = qvl + qvc + qm = qvl + qm (do qvl = 0)
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 20
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Trong đó: qvl =
Qvl
w=
G2 .Cvl .(θ2−to )w
Mà :Cvl =
Ck (100−w2 )+Cw . ƯW 2
100=
1. 76(100−0 .4 )+4 . 186∗0 . 4100
Cvl =1.77 (kJ/kg.k)
Với Ck : là nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối , với PVC nhiệt dung riêng trung bình ở 0oC -100oC là , Ck= 1.76 (kJ/kg.k)
Và θ2 : nhiệt độ ra của vật liệu sấy, ta chọn
θ2 = t2 – 5 = 42 -5 = 370C
Do đó: qvl = 1375∗1.77∗(37−26 )44 .17
=661 .6 (kJ/kg.ẩm)
Vì vậy: Δ = to.Cw – qvl – qm
Δ = 26*4.186 -661.6 – 110.96 = -664.14 < 0
Vì Δ<0 nên đường BC1 sẽ nằm phía dưới đường BC lấy điểm e bất kì, vé eE song song với trục tung và eF song song với trục hoành (F∈ AB )
Đo trên đồ thị ta được độ dài eF = 30mm
eE =eF*Δ/m (16.31 – QTTBI 2)
với m= MI/Mx là tỉ lệ xích trên đồ thị I-X
xác định MI ,Mx
trên trục tung ta đo được 5(kcal/kgkkk) ứng với 21.8 mm , suy ra MI = 5/28.1 = 0.229.
trên trục hoàng ta đo được 10 (g/kgkkk) ứng với 22.5mm , suy ra Mx= 10/22.5 = 0.444.
khi đó ta có m = MI/Mx =0.516 (kcal/g)
Δ = -664.14 (=kJ/kgẩm) = -0.159 (kcal/g ẩm)
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 21
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Do đó eE = eF*∆m =30*
0 .1590 .516
=9. 237 mm
Lấy điểm E phía dưới E và eE = 9.24 mm.
Kéo dài BE cắt đường t = 42oC tại điểm C’. quá trình sấy thực tế đi theo đường ABC1.
Tại C1 ta xác định được:
X2 = 0.03 (kgẩm/kgkkk)
ϕ2 = 55%
Lượng không khí tiêu tốn thực tế:
l =
1X2−X0
= 10. 03−0 .0171
=78 . 064 (kgkkk/kghơi nước)
Lượng không khí làm bay hơi nước trong vật liệu.
L = l*w = 78.064*44.17 = 3448.09 (kgkkk/h)
Tổn thât nhiệt do TNS mang ra.
q2= l*Ck(t2 – t0) (CT-tr.65-[1])
với Ck là nhiệt dung riêng của không khí ẩm.
Ck = Ckk + 0.47X0 = 1.005 +0.47*0.0171 =1.013 (kJ/kg độ)
q2 = 78.064*1.013(42 -26) = 1273.27 (kJ/kg ẩm)
Nhiệt lượng cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm.
q1 = i2 – θ1.C (θ1 =t0)
với i2 = 2500 +1.8t2 (CT-tr.52-[2])
q1= 2500 +1.8*42 – 26*4.18 = 2467.34 (kJ/kg ẩm).Bảng cân bằng nhiệt lượng
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 22
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
TT Đại lượng Kí hiệu
kJ/kg ẩm Thành phần %
1 Tổn thất ra môi trường qm 110.96 2.462 Tổn thất do vật liệu mang ra qvl 661.6 14.663 Tổn thất do tác nhân sấy mang ra q2 1273.27 28.214 Nhiệt lượng để bay hơi ẩm q1 2467.34 54.675 Tổng nhiệt lượng ∑ q 4513.17 100
Hiệu suất sấy ηs =
2467 .344513 .17
∗100 %=54 .67 %
Phần 8.
TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
I – Calorife
Đây là một trong những bộ phân quan trọng trong thiết bị sấy thùng quay nói riêng và thiết bị sấy nói chung .
Do yêu cầu về độ sạch của PVC sãn phẩm nên ta phải dùng tác nhân sấy là không khí nóng . Không khí nóng đi trong caloriphe sưởi thì nhận được nhiệt gián tiếp từ hơi nước bão hòa qua thành ống.
Không khí nóng dùng để sấy phải có nhiệt độ theo yêu cầu là 90oC, chất truyền nhiệt cho không khí là hơi nước bão hòa. Vì hơi nước bão hòa có hệ số truyền nhiệt lớn, do đó bề mặt truyền nhiệt của thiết bị nhỏ, tiết kiệm được nguyên liệu chế tạo và diện tích xây dựng, có thể điều chỉnh được dễ dàng nhiệt độ bằng cách đều chỉnh áp suất hơi nước. Trong quá trình truyền nhiệt từ hơi nước đến không khí, ta thấy hệ số truyền nhiệt của không khí nhỏ hơn nhiều so với hơi nước bão hòa, do đó để đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt ta cần tăng bề mặt truyền nhiệt ở phía ngoài ống.
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 23
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Thiết bị chọn loại gân ngang, hơi nước bão hòa đi trong ống truyền nhiệt và không khí đi ngoài ống . Trong quá trình cấp nhiệt, hơi nước bão hòa ngưng tụ và chảy thành màng có nhiệt độ không đổi.
Hơi nước bão hòa có áp suất p=2.025 at ứng với nhiệt độ t = 120oC nhiệt độ khí vào là 260C nhiệt độ khí ra khỏi caloriphe là 900C.
Gọi :Ftd là dienj tích tự do của caloriphe
V là lưu lượng khí qua caloriphe
Do đó vận tốc khí trong caloriphe được xác định:
W = V/ Ftd , với Ftd = FX - FC
Với FX là diện tích tiết diện thẳng đứng của caloriphe
FX = Bx.H , với Bx: bề rộng của caloriphe
Bx = 2*0.002 + 0.01(8 – 1) + 8*0.063 = 0.578 (m)
FX = 0.578*0.6=0.3468 ( m2 )
Diện tích cản của gân
Fc(g) =(D – dn)Lg.i = (0.063 – 0.045 )*0.24*8 = 0.03456 m2
Diện tích cản của ống:
Fc(og) = H.dn.i = 0.6*0.045*8 = 0.216 m2
Vậy Ftd = 0.09264 m2
Thể tích trung bình của khí trong caloriphe:
Vtb = (V26 + V90)/2
Theo tính toán ở phần cân bằng vật liệu thì :
V26 = 0.8698
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 24
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
V90 = 1.0563
Vtb = 0.963
Tính V: ( ta có L = 2299.37)
V= L.Vtb*1/3600 = 2299.37*0.963*1/3600 = 0.615 m3/h
1. Chọn kích thước ống truyền nhiệt ống truyền nhiệt làm bằng đồng có: đường kính ngoài của ống :dn = 0.045 m đường kính trong dt = 0.06 m bước gân : lg = 0.015 m đường kính ngoài gân : D = 1.4dn = 0.063 m chiều cao gân : h = (D - dn)/2 = 0.001 m độ dày của ống : δ = (dn – dt)/2 = 0.0025 m khoảng cách giữa hai gân : 0.001 m chiều cao ống : H = 0.6 m số gần trên một ống : m = H/ lg = 40 tổng chiều dài của gân trên ống Lg= m.Δ = 0.24 m bề dày của ống không có gân Lo = H - Lg = 0.36 m diện tích xung quanh của ống không có gân :
F1 = π.dn.Lo = 0.05089 m2 Diện tích hình vành khăn của gân chiếm trên ống :
F2 = 2 (π/4).m(D2 –d2n) = 0.122 m2
Diện tích gân trong một ống ( trừ diện tích hình vành khăn) F3 = πDLg = 0.048 m2
Diện tích bề mặt ngoài của một ống :Fn = F1 + F2 + F3 = 0.22089 m2
Diện tích bề mặt trong của một ống :Ft = π.H.dt = 0.0754 m2
2. Xác Định Hiệu Số Nhiệt Trung BìnhCấu tạo của caloriphe là loại ống gân ngang vì hơi nước bão hòa đi trong ống 2 lưu thể chuyển động chéo dòng nên hiệu số nhiệt độ trung bình được xác định:
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 25
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Δttb =ξ(Δt).Δtđ−Δtc
lnΔtđΔtc
= ξ(Δt).(120−26 )−(120−90)
ln120−26120−90
Trong đó ξ(Δt) là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào tỉ số nhiệt độ của các chất tải nhiệt, trị số của nó cho trong đồ thị V-8 STQTTB tập 2, tính theo các đại lượng R và P
R = t1 đ−t 1 c
t2 c−t 2 đ =
120−12090−26
=¿ 0 [V.11-STQTTB tập 2/(4)]
P = t 2c−t2 đ
t1 đ−t 2 đ =
90−26120−26
=¿0.681[V.12 – STQTTB-tập 2/(4)]
Theo đồ thị V.8 – STQTTB tập 2, ta có ξ(Δt)= Δtđ =t1đ – t2đ = 120 – 26 = 94oCΔtc = t1c – t2c = 120 -90 = 30oC
Do đó : Δttb = 1.94−30
ln9430
=¿56.07oC
Trong suốt quá trình truyền nhiệt, lượng nhiệt cung cấp do hơi nước bão hòa tỏa ra khi ngưng tụ do đó nhiệt độ trung bình của hơi nước không đổi . vậy nhiệt độ trung bình của không khí nóng là:Δt2tb = 120 – 56.07 = 63.93oCTra bảng I-225 STQTTB tập 1 ở t = 63.93oC ta được:ʎ = 2.928.10-2 (w/m.k)ʋ = 19.38.10-6(m2/s)
Pr = 0.6953. Tính vận tốc của không khí trong caloriphe.
Chọn số ống xếp thành hàng ngang i = 8 ống Khoảng cách giữa ống gân ngoài cùng đến thành caloriphe là 0.002 m.Vậy: w = 0.615/0.09624 = 6.39 (m/s)
4. Tính hệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hòa đến thành ống: hơi nước ngưng tụ bên ngoài thành ống thẳng đứng, hệ số cấp nhiệt tính theo công thức :ᾳ1 = 2.04 A (r/H.Δt)0.25 (CT-tr.231-[3])với Δt hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ và nhiệt độ thành ống , giả sữ Δt = 0.5oC
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 26
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
H : chiều cao ống truyền nhiệt : 0.6 mR : nhiệt ngưng tụ hơi . Tại t = 120oC tra bảng I – 250 -STQTTB-tập 1, ta có :r = 2207 (kJ/kg)Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưngtm = (tT + tbh)/2 = 119.75oCA: hệ số giá trị phụ thuộc vào tm, tra bảng trang 231 – SQTTB 1 tại tm = 119.75oC ta có A = 187.88775Vậy ᾳ1 = 2.04 *187.88775*(2207/0.6*0.5)0.25 = 354.7546 (w/m2độ)Nhiệt lượng do hơi cung cấp ra thành ống :q1 = ᾳ1Δt = 3549.7546*0.5 = 1774.8773 ( w/m)5.Tính hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài ống đến không khí ᾳF.
Lưu thể chảy ngang qua bên ngoài chùm ống có gân nên ta có:
Nu = C(dn
t g
¿-0.54 .(ht g
¿-0.14.Ren.Pr0.4 (STQTTB-1 -226)
Dn : đường kính ngoài ống = 0.045 m
Tg : bước gân = 0.015 m
C, n đại lượng phụ thuộc vào cách sắp xếp ống vì ống thẳng hàng nên C = 0.116 ; n = 0.72
H: chiều cao gân = 0.009 m
Xét Re và dn/tg
Re = wkk.tg/ υ = 6.39∗0.015
19.38∗10−6=4945.82
dn/tg = 0.045/0.015 = 3
ta nhận thấy rằng 3000<Re<25000 và 3=< dn/tg < 4.8
do đó phương trình trên dùng được
Nu = 0.116*3-0.54*(0.009/0.015)-0.14*(4945.82)0.72*(0.695)0.4 = 27.197
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 27
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Ta có ᾳ2 = Nu∗Z
t g
=27 .197∗2.982∗10−2
0.015=53.09 (w/m2độ)
Tìm ᾳT (ᾳ đã hiệu chỉnh) bằng cách đưa vào đồ thị hình 7- 10/227 STQTTB tập 1, ta được ᾳT = 35
6- Xác định hệ số truyền nhiệt
K =
1
1ᾳT
+
1ᾳ 1
∗Fn
F t
=
1
135
+
13549.7546
∗0.22089
0.0753982
= 31.5445 w/m2độ
Vậy nhiệt lượng từ mặt ngoài ống cấp cho không khí:q2 = K.Δttb = 31.5445*56.07 = 1768.7 w/m
so sánh tỷ số: ∆ q
qmax = 1774.8773−1768.7
1774.8773 = 0.348% < 5%
7. xác định bề mặt truyền nhiệt :Nhiệt lượng do caloriphe cung cấp Qcal = L( I1 – Io ) = 2299.37(135.9 – 69.6317) = 152375.341( KJ/h )Chọn hiệu suất η = 0.94Nhiệt lượng thực tế : Qtt = Qcal/ ηMặt khác : Qtt = 3.6 KF Δttb
F = 152375.341
0.94∗3.6∗31.5445∗56.07 = 23.6 m2
Số ống trong caloripheN = F/Fn = 23.6/0.22089 = 103.875 ống Hay n = 104 ống Số ống xếp theo hàng dọc n’= n/8 = 104/8 = 13 ống.
Vậy kích thước của caloriphe là:
chiều dài : D = 0.002*2 + 0.01*(13-1) + 13*0.063 = 0.493 m chiều rộng: B = 0.493 m chiều cao : H = 0.95 + 0.05*2 = 1.05 m
8 – Tính hơi nước bão hòa cần dùng :Hơi nước bão hòa ở P = 2.025 at , Abh = 1200C có r = 2207 kJ/kgTa có : Qtt = D.n, với D là lượng hơi nước bão hòa.
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 28
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
D = Qtt/r = Qcal/r. η = 152375.3412207∗0.94
=¿ 73.45 kg/h
Vậy lượng hơi nước bão hòa cần dùng D = 73,45 kg/hII – Cyclon.Trong qua quá trình sấy, do không khí chuyển động với vận tốc tương đối lớn nên một phần bụi sẽ theo không khí ra ngoài. Để thu hồi bụi, ta đặt ở đường ống ra thiết bị cyclon để tách bụi , lượng không khí đi vào cyclon chính là lượng không khí đi ra khỏi thùng sấy.Ta có tính riêng của phần không khí ẩm tính theo 1 kg không khí khô khi ra khỏi thùng sấy:
V2 = R T 2
P−φ2 Pbh}} = {287(42+273)} over {101354-8201.16*0.683} ¿¿ 0.9442 m3/kg
Lưu lượng khí đi vào cyclon: V2 = L.v2 = 2299.37*0.9442 =2171.065 m3/hDựa vào bảng III – 5 trang 524 – STQTTB tập1 , ta thấy cyclon phải thiết kế thuộc loại cyclon đơn, gồm hai cyclon ghép lại trong bộ Bunke . dựa vào bảng III – 10 , ta có hệ số trở lựcξ=180
ở t = 42oC khối lượng riêng của khí thải là:
ρ = 1.293 (273
42+273)(757−20 .96
760) = 1.0853 kg/m3
gọi Δp là trở lực của cyclon thì 540 < Δp/ρ < 740chọn : Δp/ρ = 545
Mặt khác : Δp =ξ . ωq
2 . ρ2
=¿ωq=√2.1ξ
.Δpρ
=√2.1
180. = 2.46 m/s
Đường kính mỗi cyclon đơn :
D =√ V 2
0.785 ωq
= √ 2171.060.785∗2.46∗3600
= 0.56 m
Chọn cyclon:
Chiều cao cửa vào : a = 0.48D = 0.269 m
Chiều cao ống tâm có mặt bích: h1 = 1.56D = 0.87 m
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 29
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Chiều cao phần hình trụ h2 = 2.08D = 1.165 m
Chiều cao phần hình nón : h3 = 2D = 1,12 m
Chiều cao phần bên ngoài ống tâm : h4 = 0.3D = 0.168 m
Chiều cao chung : H = 4.38D =2.45 m
Đường kính ngoài của ống ra : d1 = 0.6D = 0.336 m
Đường kính trong của ống tháo bụi : d2 = 0.3D = 0.168 m
Chiều rộng của cửa vào : b1 = 0.26D = 0.145 m
Chiều rộng cửa ra : b2 = 0.2D = 0.112 m
Khoảng cách từ tận cùng cyclon đến mặt bích : h5 = 0.25D = 0.14 m
Chiều dài của ống cửa vào : l = 0.6D = 0.336 m
Góc nghiêng giữa náp và ống vào α=11o
Đường kính trong của cyclon Dt = 0.5 m
Hệ số trở lực của cyclon : ξ = 180
Hai cyclon đơn có kích thước , năng suất hiệu suất như nhau. Chiều dài và chiều rộng của bunke theo mặt cắt ngang.
Chiều rộng:
B = Dn1 + 0.03(n1 + 1)
Với n1 là số cyclon trong mỗi dãy
B = 0.56*1 + 0.03(1 + 1) = 0.62 m
Chiều dài:
L = Dn2 + 0.03(n2 + 1) , với n2 là số dãy , n2 =2.
L = 0.56*2 + 0.03(2 + 1) = 1.21 m
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 30
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
III – Quạt
Quạt dùng để vận chuyển không khí có áp suất chung không lớn lắm, đây là bộ phận quan trọng trong thiết bị sấy.
Năng lượng của quạt tạo ra cung cấp cho không khí một áp suất động học để di chuyển và một phần năng lượng để khắc phụ trở lực trên đường vận chuyển. năng suất quạt được đặc trưng bằng thể tích không khí ẩm đi vào hay đi ra khỏi thiết bị .
Tính trở lực của toàn bộ quá trình .
Đặt một quạt đẩy trước caloriphe để đẩy không khí từ ngoài môi trương qua caloriphe vào thùng sấy, đi ngược chiều với chiều di chuyển của vật liệu, năng suất của quạt đẩy .
Q1 = V1=1.0563*2299.37 = 2428.82m3/h
Đặt một quạt hút sau cyclon đơn nhóm II để hút khí thải đã được làm sạch bụi và thải ra môi trường .
Năng suất quạt hút Q 2 = V2 = 2171.06 m3/h
Tính áp suất toàn phần cần thiết để khác phục tất cả sức cản thủy lực trong hệ thống.
Δp = Δpđ + Δpm + Δpc (CT-tr.377- [3])
1.tính áp suất động lực học Δpđ : áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy và ra khỏi ống dẫn
Δpđ = ρ ω2
2 ; vớiω vận tốc khí trung bình trong thùng quay
ω = 0.5¿¿ =0.67 m2/s
ρ :khối lượnriêng của khí thải ở 420 C
ρkk42= ρkkk
42 +ρẩm42 =1.13+0.683∗0.0512=1.165 kg/m3
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 31
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Do đó : Δpđ = 1.165∗0.672
2= 0.2615 N/m2
Chọn tất cả các đoạn ống dẫn đều có đường kính D = 0.5 m được sơn lớp bảo vệ có ε = 0.15*10-3 m
2.áp suất để khắc phục trở lực do ma sát Δpm
A . trở lực do masat từ quạt đẩy đến caloriphe:
Chọn chiều dài ống là l = 1m , t = 28oC
Ρ28 =1.1946713 kg/m3
Δpm1 = ʎ ld tđ
.ρ ω1
2
2
ω1=Q1
ρ28 . Fống.3600
Trong đó: Q1 = 2428.82 m3/h
F ống = 0.785D2 = 0.785*0.52 = 0.19625 m2
ω1=2428.82
1.1946713∗0.19625∗3600=¿2.87 m/s
Xét : Re =ωdđt
ϑ, với ϑ 28 = 15.812.10-6 m2/s và dtđ
4 Fống
π ống
=4∗0.196253.14∗0.5
=¿ 0.5 m
Re = 2.87∗0.5
15.812∗10−6=¿ 90753.86
Ta có 1000<Re< 100000 thuộc khu vự III, vùng I nên xác định ʎ theo công thức 1
√ʎ 1
=1.8 lg (ℜ )−1.5 ʎ1 = 0.018143
Do đó Δpm1 = 0.018143*1
0.5∗1.1946713∗2.872
2 = 0.178 N/m2
B. trở lực do ma sát trong ống tử caloriphe đến thùng chứa sãn phẩm. chọn chiều dài ống 1m với cùng loại ống như trên, tại t = 90oC tra bảng ta có:
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 32
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Ρ90o
C = 0.972 kg/m3
ϑ 900 C=22.1∗10−6
Và dtđ = 0.5m
Δpm2 = ʎl
d tđ
∗ρ∗ω2
2
Vận tốc khí đi trong ống là :
ω2=Q1
ρ900 C∗Fống∗3600= 2428.82
0.972∗0.19625∗3600=3.537 m / s
Xét Re = ω2∗d tđ
ϑ900 C
=3.537∗0.522.1∗10−6 =¿ 80022.624
Ta có 4000<Re<100000 , thuộc khu vực III, vùng I nên ta xác định ʎ2 theo công thức :
1
√ʎ 2
=1.8 lgRe-1.5 ʎ2 = 0.0186
Do đó:Δpm2 = 0.0186*1
0.5∗0.972∗3.5372
2 = 0.2266 N/m2
C. trở lực do ma sát trong ống từ thùng chứa vật liệu đến cyclon và từ cyclon đến quạt hút :
Chọn chiều dài tổng cộng l = 3m với cùng loại ống như trên tại t = 42oC tra bảng ta có
ρ42 = 1.13 kg/m3
υ42 = 16.98*10-6 m2/s
Δpm3 = ʎ*l
d tđ
∗ρ∗ω3
2
Vận tốc khí đi trong ống là :
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 33
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
ω3=Q1
ρ420 C Fống∗3600
= 2428.821.13∗0. 19625∗3600
=3.0423 m /s
Xét Re = ω3∗d tđ
ϑ 420 C
=3.0423∗0.516.98∗10−6 = 89584.805
Ta có 4000<Re< 100000 thuộc khu vực III, vùng I nên ta xác định ʎ3 theo công thức
1√ ʎ 3
=1.8 lgRe−1.5 ʎ3 = 0.0182
Δpm3 = 0.0182 ¿
30.5
∗1.13∗3.04232
2 = 0.5708 N/m
Vậy: tổng Δpm =Δpm1 +Δpm2 +Δpm3 = 0.9754 N/m2
3. áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ Δpc
A . trở lực đột thu
+ trở lực đột thu khi không khí đi từ caloriphe đến thùng chứa sản phẩm:
Vận tốc khí ωᾳ = ω2 =3.537 m/s
Δpcᾳ =ξ ωa
2∗ρ900C
2, với ξ là hệ số trở lực cục bộ.
Ta có Re = 80022.624 > 104 nên tra ξ trong bảng No13 STQTTB 1 tương ứng vơi
Fống/Fcal ¿ 0.785∗0.52
0.578∗1.05=0.323
Ta được ξ = 0.376
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 34
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Do đó Δpcᾳ =0.376∗3.5372∗0.972
2=¿2.286 N/m2
+ trở lực đột thu từ thùng chứa vật liệu ra đường ống chọn thùng chứa vật liệu có
kích thước 1*1*1.6
Vận tốc khí ωβ = ω3 = 3.0423 m/s
Ta có Re =89584.085>104 và Fống
F thùng
=0.196251∗1.6
=¿ 0.122656
Tra bảng No13 STQTTB1/388 ta có: ξ =0.4699546
Do đó Δpcb =0.4699546∗3.04232∗1.13
2 =2.458 N /m2
+ trở lực đột thu tại cửa ra của cyclon đến thùng vận tốc khí ω¥ = ω3 =3.0423 m/s
Fống
Fbunke
=0.785∗0.52
1.21∗0.62 =0.2616
Và Re =89584.805 > 104 nên tra bảng No13 STQTTB1 ta đượcξ = 0.49
Do đó Δpc¥ =0.49∗3.04232∗1.13
2 =2.562 N/m2
B. trở lực đột mỡ
+ đột mỡ tại cửa vào caloriphe
Vận tốc ωᾳ’ = ω1 = 2.87m/s
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 35
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Fống/Fcal = 0.323 ; Re =80022.624 > 104
Tra bảng No13 STQTTB1 được ξ =0.376
Δpcᾳ’ = 1.85 N/m2
+ đột tại nơi khí ra vào thùng chứa sãn phẩm ωβ’ =ω2 =3.537 m/s
Fống / Fthùng = 0.122656 và Re =89584>104
Tra bảng được ξ = 0.47
Δpcβ’ = 3.322 N/m2
+ Đột mỡ tại cửa vào cyclon
ω¥’ = ω3 =3.0423 m/s
Fcửa
Fống
=a∗b1
0.785∗0.52=0.269∗0.1450.785∗0.52 =0.2
Re = 89584 > 104 , tra bảng được ξ = 0.45
Δpc¥’ =2.353 N/m2
Vậy tổng Δpc đột mỡ = 7.525 N/m2
Do đó tổng Δpc = 14.831 N/m2
5. Trở lực do khí đi qua thùng chứa sãn phẩm, thùng sấy, thùng chứa vật liệu, cyclon
và caloriphe Δpct
a. Trở lực do khí vào thùng chứa sãn phẩm
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 36
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Vận tốc khí chuyển động:
ω1 =Q1
ρ900 C∗F t∗3600(1−β )= 2428.82
0.972∗1∗1.6∗3600(1−0.18)= 0.53 m/s
Re =ω1∗d tđ
ϑ 900 C
, trong đó dtđ = 4 F t
π t
= 4∗1∗1.62(1+1.6)
=¿ 1.23
Re = 29444.6 > 104 , chuyện động xoáy
Hệ số ma sát được tính theo công thức :
1√ ʎ 1
=1.8 lgRe−1.5 => ʎ1 =0.02335
Δpct1 =ʎ 1∗L∗ω1
2∗ρ900C
2∗d tđ
=0.02335∗0.532∗0.9721.23∗2
= 0.0026N/m2
b. Trở lực do khí đi qua thùng sấy:
Vận tốc khí trong thùng :ω2 = 0.67 m/s
Re =ω2∗d tđ
ϑ900 C
=0.67∗1.2
22.1∗10−6 = 3638.01
Ttb =90+42
2=660
C
Tra bảng I.255 STQTTB1 ta được
υ= 19.51*10-6 m2/s .
ρ =1.044 kg/m3
chọn độ nhóm của thùng ε =9*10-3 m
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 37
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Regh = 6*( d tđ
ε )87= 1609.358 -STQTTB1/378
Giá trị chuẩn số Re bắt đầu xuất hiện vùng nhóm
Ren =220*(d tđ
ε)9/8 =51072.78
Nhận xét: Regh<Re<Ren ; nên hệ số ma sát được tính:
ʎ =1
1.14+2 lgd tđ
ε
= 1
1.14+2lg1.2
9∗10−3 = 0.185533
Δpct2= ʎl
d tđ
∗ω2∗ρ
2 =0.185533*
4.881.2
∗0.672∗1.044
2 = 0.1768
c. Trở lục do khí đi vào thùng chứa vật liệu
Chọn kích thước thùng như trên, vận tốc khí chuyển động;
ω3 =Q1
ρ42∗F t∗(1−β )3600= 2428.82
1.13∗1∗1.6 (1−0.18 ) 3600 =0.455 m/s
Re =ω3∗d tđ
ϑ 42
=0.455∗1.2316.98∗10−6 =32964.6
4000<Re<100000 nên ʎ3 được tính theo công thức sau:
1√ ʎ 3
=1.8 lgRe−1.5 => ʎ3 =0.0227
Δpct3 ʎ . ld tđ
∗ω3∗ρ2
2=0.0227∗1∗0.4552∗1.13
1.23∗2 = 0.00216 N/m2
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 38
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
d. tổnthất áp suất khikhí đi qua cyclon
Ta có: ΔpcT 4
ρk
=545
Mà ρk =1.0922 kg/m3
Do đó ΔpcT4 =545*ρk =595.25 N/m2
e. Trở lực do caloriphe
Nhiệt độ trung bình của khí trong caloriphe : 63.930C , tra bảng I-255 STQTTB1 ta
được:
ʎ = 2.93*10-2 w/m.độ
υ = 19.37*10-6- m2/s
ρ = 1.048 kg/m3
vận tốc khí trong caloriphe:
ω5 ¿Q1
ρ∗F tđ∗3600= 2428.82
1.048∗0.09624∗3600 =6.68 m/s
Re =ω5∗d tđ
ϑ= 6.68∗0.218
19.37∗10−6 =¿ 75284
Với dtđ = 0.578 -8*0.045 = 0.218 m
Do ống xếp kiểu hành lang nên
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 39
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
ξ = (6+9m)(s/d)-0.23*(Re)-0.26 (CT-tr 404-[3])
với S: khoảng cách giữa các trục ống theo phương căt ngang của dòng chuyển
động
S= 0.25+ D−dn
2=0.25+ 0.063−0.045
2 =0.259
m: số dãy ống chùm theo phương chuyển động m=13
do đó ξ =(6 +9*13)(0.259/0.045)-0.23*(75284)-0.26= 4.437
vậy trở lực của caloriphe là:
Δpct5 =103.76 N/m2
Do đó : tổng Δpct = 699.193 N/m2
Vậy áp suất toàn phần để khắc phục tất cả trở lực của hệ thống là :
Δp = 715.26 N.m2
e) Công suất quạt:
1. Quạt đẩy : đặt trước caloriphe, ta chọn quạt li tâm loại II9- 57N04
Năng suất của quạt Qđ = v1= 2428.82 m3/h
Áp suất làm việc Δp = 715/2 =357.63 N/m2
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 40
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Theo đăc tuyến của quạt ly tâm loại II9 -57N04 ở STQTTB1 - tr 488 thì hiệu suất
quạt theo đặc tuyến là ηq =0.63
Hiệu suất truyền động khi nối trục của quạt với trục động cơ bằng khớp trục : ηtr =
0.98
Công suất trục động cơ điện :
N = Qđ∗∆ p∗ρ∗g
1000∗ηq∗ηtr
[kw ] (CTII.293a-[3])
Với ρ: khối lượng riêng của không khí
ρ=1.1438 kg/m3
do đó: N= 2428.82∗357.63∗1.144∗9.81
1000∗0.63∗0.98∗3600 = 4.386 (kw)
tốc độ góc ωđ = 90 ( rad/s)
công suất động cơ điện:
Nđc = k3*N , với k3 là hệ số dự trữ đối với quạt li tâm, công suất trên trục:
2.01<4.386<5 nên chọn k3 =1.15
=> Nđc = 1.15 *4.386 =5.044 (kw)
2. quạt hút đặt cuối hệ thống sấy .
Chọn quạt li tâm loại II 9-57N04
Năng suất quạt Qh =V2 = 2171.06 m3/h
Áp suất làm việc Δp= 357.63 N/m2
Hiệu suất làm việc của quạt theo đặc tuyến ηq = 0.64
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 41
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Hiệu suất truyền động khi nối trục của quạt với trục động cơ bằng khớp trục ηtr =
0.98
Công suất trục động cơ điện
N = Qh∗∆ p∗ρ∗g
1000∗η tr∗ηq
=2171. 06∗357 .63∗1.144∗9.811000∗0.98∗0.64∗3600
= 3.859 kw
Vận tốc góc của bánh guồng ω= 90 rad/s
Công suất động cơ điện : Nđc = k3*N
Chọn k3 = 1.15
Do đó Nđc = 3.859*1.15 = 4.438 kw
KẾT LUẬN
Qua thời gian nghiên cứu các giáo trình và dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn
Văn Dũng, tôi đã thiết kế máy sấy thùng quay với năng suât 11 nghìn tấn/năm. Đây
là giai đoạn quan trọng trong quá trình chế biến từ nguyên liệu bán thành phẩm
đến thành phẩm.
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 42
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
Đồ án này dựa trên lý thuyết về sấy của sổ tay quá trình thiết bị và các giáo trình
tính toán về nhiệt.
Quá trình tính toán và thiết kế sao cho thiết bị thật đơn giản, do đó không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Tôi kính mong các thầy cô góp ý kiến cho tôi để tôi có
thể rút được kinh nghiệm từ những thiếu sót đó.
Tôi chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của các quý thầy cô đã hướng dẫn tôi
hoàn thành đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]-Thiết kế hệ thống sấy –PGS-TS- Hoàng văn chước.
[2]-Kỹ thật sấy nông sãn-GS-TS Phạm xuân vượng-TS-Trân như khuyên.
[3]-Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 –NXB KH&KT.
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 43
ĐỒ ÁN SẤY THÙNG QUAYGVHD: TS-NGUYỄN VĂN DŨNG
[4]-Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2-NXB KH&KT.
[5]-Kỹ thuật sấy – Trần văn phú.
SVTH: CAO CHU NHÂN Trang 44