Tải bản đầy đủ

Tính toán thiết kế máy sấy xoài lát

ĐỒ ÁN MÔN HỌC SẤY
Đề Tài: Thiết Kế Máy Sấy Xoài Lát
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
MSV:
Chương I: Giới thiệu tổng quan.
1.1 Giới thiệu nguyên liệu xoài Keo.
Việt Nam là một trong những quốc gia có sản lượng xoài lớn trên thế giới.Nhưng chủ yếu
được dùng chủ yếu ăn tươi và xuất khẩu số lượng nhỏ, nên thường bị ứ đọng.Do vào thời
vụ thu hoạch đông loạt nên phải có biện pháp giải quyết ứ đọng.
Do điều kiện công nghệ còn nhiều hạn chế nên giữ sản phẩm được tươi trong một khoảng
thời gian là rất khó.Vì vậy xoài cần được chế biến ,đặc biệt là một số giống xoài chất lượng
tốt như Xoài cát Hòa Lộc ,Xoài Thái lai,Xoài cát Chu,Xoài keo campuchia.
Mục đích:
-Nghiên cứu ,tính toán thiết kế, quy trình sấy xoài thành phẩm có chất lượng cao.
-Đa dạng các sản phẩm từ xoài.
-Giải quyết vấn đề ứng đọng khi vào vụ.
Yêu cầu :
-Xác định các thông số đầu vào và đầu ra của nguyên liệu.
-Xác định nhiệt độ sấy,thời gian sấy.
Xác định hiệu suất máy sấy.

Giới thiệu về xoài keo
1. Nguồn gốc.
Xoài keo là giống xoài ban đầu được nhập khẩu từ vùng Tà Keo của Campuchia,sau này
được trông tại một số tỉnh vùng biên giới.Xoài keo rất giàu vitamin A,C,D.Nó có vị ngọt
pha chút vị chua đặc trưng.
2. Hình dạng.
Xoài keo có hình dạng hơi khác so với các giống khác, quả xoài keo tròn ở eo , nhỏ dần về
đầu trái. Đuôi trái no tròn nhưng vẫn có độ cong.Xoài keo khác một số giống xoài khác là
khi chín vừa ăn vỏ không vàng, nếu xoài có vỏ vàng thì thị quả sẽ mềm và ăn không giòn.
3. Mùi vị.
Xoài keo ít chua, thịt quả dày, màu thịt vàng khi ăn rất giòn. Nếu làm sinh tố nên chọn quả
vỏ vàng đều vì quá đó mềm và ít sơ.


4. Giá cả.
Giá cả không quá đắt từ 30.000-35.000 đồng/kg tùy thời điểm.

5. Phân bố.
Chủ yếu ở miền Nam, dần được đổ buôn ra các tỉnh miền Bắc.

Theo thống kê các nước sản xuất trái cây chủ yếu có khoảng 61% sản lượng được tiêu thụ
nội địa ở dạng trái tươi, còn 30% là để chế biến.Còn ở nước ta hầu như không có sản phẩm
chế biến từ xoài. Có một số nguyên nhân sau đây:
-Xoài thu hoạch tập trung trông mùa vụ nên rẻ, rễ mua , thừa thãi.
-Thói quen ăn xoài chín dạng còn tươi còn phổ biến.
-Trên thị trường nội địa chưa có sản phẩm chế biến từ xoài.
Một số sản phẩm chế biến từ xoài:
-Sản phẩm chế biến từ xoài xanh:
+Xoài dầm giấm: xoài được cắt thành lát mỏng, trộn với muối và một ít giấm.
+Salad xoài : xoài cắt lát mỏng kết hợp với một số loại gia vị và một ít dầu thực phẩm.
-Sản phẩm chế biến từ xoài chín:
+xoài sấy :xoài trái cắt thành miếng , ngâm đường, rửa, sấy khô, đóng gói.
+Mứt thịt quả, các thức uống xiro,nectar,….
1.2 Quy trình công nghệ chế biến xoài sấy tại Hà Nội.
1.2.1 Xoài lát sấy


Xoài lát sấy có dạng lát mỏng ,màu vàng ,vị ngọt ,hương vị đặc trưng của sản phẩm. Độ
ẩm trong khoảng 14-16%.
1.2.2 khái quát về nguyên liệu.


Xoài keo được nhập khẩu từ vùng Tà keo-Campuchia và một số vùng biên giới. Trung
bình, sản lượng xoài từ Campuchia qua Việt Nam 30 – 40 tấn một ngày, được phân phối ở
nhiều tỉnh thành trên cả nước.
1.2.3 Phương pháp thực hiện quá trình sấy.
Để thực hiện quá trình sấy có thể dùng nhiều hệ thống khác nhau: hầm sấy, buông sấy ,sấy
chân không, sấy lạnh,..

Thiết bị sấy hầm: được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, dùng để sấy các vật liệu
dạng hạt, cục, lát,…với năng suất cao, dễ cơ giới hóa, vật liệu được đưa vào liên
tục.

Hầm sấy thường dài 10-15m chiều cao và chiều ngang phụ thuộc vào xe goong và khay vật
liệu sấy.
-

Thiết bị sấy băng tải: dùng để sấy các vật liệu như rau quả, ngũ cốc ,than đá,..cấu
tạo gồm một phòng hình chữ nhật.Trong đó có một vài băng tải chuyển động nhờ
quay tay,các băng tải tựa trên các con lăn để không bị vong xuống.


-

Thiết bị sấy buồng: dùng sấy các vật liệu dạng hạt, cục ,tấm,.. Cấu tạo chủ yếu của
hệ thống là buông sấy, trong buồng sấy có bố trí các thiết bị giá đỡ xhung là thiết bị
chuyền tải.Nhược điểm là năng xuất nhỏ.

-

Thiết bị sấy tháp: là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngô,
đậu,..có độ ẩm không lớn lắm và có thể tự dịch chuyển từ trên đỉnh tháp xuống
dưới nhờ trọng lượng của chúng.Đặc điểm của thiết bị là có kênh gió nóng và kênh
gió thải ẩm được bố trí xen kẽ ngay trong lớp vật liệu.Tác nhân sấy đi qua kênh gió
nóng thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải và đi ra ngoài.

-

Thiết bị sấy thùng quay: là thiết bị chuyên dùng để sấy các vật liệu có dạng hạt
hoặc bột nhão, cục có độ ẩm ban đầu lớn.


Phần chính của thiết bị là một trụ tròn đặt nằm nghiêng với mặt phẳng một góc cố định
hoặc biến đổi.
Thiết bị sấy khí động: dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ xốp,…

Phần chính của thiết bị là một ống thẳng, trong đó vật liệu được không khí nóng hoặc
khói lò cuốn đi từ dưới lên trên và dọc theo ống.
Thiết bị sấy tầng sôi:dùng để sấy vật liệu dạng cục, hạt.Cũng như thiết bị sấy khí động,
sấy tầng sôi có ưu điểm là cường độ sấy rất lớn, dễ điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu
sấy khô khá đồng điều.


Thiết bị sấy phun:chuyên dùng để sấy các dịch thể. Sản phẩm sấy dạng bột hòa tan như
sữa bò, sữa đậu nành,…

Bộ phận cơ bản của thiết bị sấy phun là buồng sấy, thường tháp hình trụ,trong đó dịch
thể được nén bởi một bơm cao áp đưa qua vòi phun cùng tác nhân sấy tạo thành dạng
như sương mù và quá trình sấy được thực hiện.
1.2.4 Chọn loại máy sấy.
Để sấy xoài lát ta có thể dùng thiết bị sấy chân không,hầm ,buồng,.. Chúng ta chọn
thiết bị sấy buồng.Do thiết bị sấy sấy vật liệu có dạng cục, hạt ,lát với năng suất không
lớn lắm.Thiết bị sấy là thiết bị sấy theo chu kỳ.Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2
lớp giữa có cách nhiệt hoặc xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không.Do yêu cầu về
an toàn thực phẩm nên ta chọn sấy buồng làm bằng thép co cách nhiệt.


Tác nhân trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng,không khí được đốt nóng
nhờ calorifer khí-khói, khói được tạo từ lò đốt than đá. Trong thiết bị buồng ta tổ chức
cho tác nhân sấy lưu động cững bức nhờ hệ thống quạt gió.
Buồng sấy cần bố trí giá đỡ, khay,.. sao cho tác nhân có thể dễ dàng đi qua vật liệu
sấy để truyền nhiệt cho vật liệu và nhận thêm ẩm thải ra ngoài.Vì vậy mật độ vật liệu
sấy trên khay, khe hở giữa thành khay với tường thiết bị sấy, kích thước và vị trí lỗ
thoát ẩm có vai trò quan trọng.
Chọn tác nhân sấy và chất tải nhiệt: Ta chọn không khí vì nó không gây ô nhiễm sản
phẩm sấy.Được trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí (calorife).
Về kết cấu,phần trên của thiết bị sấy buồng được bố trí dạng chóp,đỉnh chóp là lỗ
thoát ẩm .Kích thước lỗ thoát ẩm cân xứng với thiết bị và có cơ cấu điều chỉnh lượng
tác nhân thoát ra băng van.Thiết bị buồng sấy thích hợp cho các xí nghiệp vừa và nhỏ.
1.2.5 Biện pháp kỹ thuật sử dụng trong quá trình sấy.
-Chần: là phương pháp xử lý nhiệt độ cao khoảng 90-100oC trong một khoảng thời gian
vài phút nhằm vào hạt enzyme oxy hóa để hạn chế tối đa khả năng biến màu khi sấy và
diệt một phần vi sinh vật.Ngoài ra chần còn làm cho độ thấm hút của màng tế bào tăng
lên giúp rút ngắn thời gian sấy.
- Tác nước thẩm thấu bằng phương pháp ngâm.
Khi ngâm xoài trong dung dịch đường có nồng độ cao (40-50Bx) bằng quy luật thẩm
thấu , nước trong sản phẩm sẽ đi ra dung dịch và chất hòa tan sẽ chuyển dịch theo
chiều ngược lại từ dung dịch vào trong sản phẩm.Sau quá trình này sản phẩm sẽ khô
hơn do mất nước và hấp thu nhiều chất hòa tan.Sản phẩm sau quá trình này thường
không ổn định ở điều kiện thông thường nên cần sấy.


-

Quá trình sấy.

Sấy là quá trình bốc hơi nước trong sản phẩm bằng nhiệt, là quá trình khuếch tán ẩm do
chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu.Hay do chênh lệch áp suất hơi riêng phần
ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
1.2.6 Sơ đồ quy trình công nghệ.
Nguyên liệu
Rửa sạch,gọt vỏ, thái lát
Xử lý nhiệt (chần, 80-90oC)
Thẩm thấu đường (nồng độ 40-50oBix)
Rửa lại (nước ấm)
Sấy khô (độ ẩm <18%)
Đóng gói
Bảo quản
1.2.7 Chi tiết tưng công đoạn
- Chuẩn bị nguyên liệu.
+ Chọn xoài còn ương ,dày quả, không mềm nát, không thối rữa.
+ Xoài được ủ ở nông độ CaC2 (khí đá) 1%,thời gian ủ 36 giờ.
+Rửa sạch,để ráo nước ,gọt vỏ bằng dao không rỉ,thái lát mỏng theo chiều dọc quả với
kích thước yêu cầu 2-3mm
+ Xử lý nhiệt độ:80-90oC trong 5-9 phút.
+ Cho xoài đã thái lát vào ngâm trong thời gian 20-28 giờ.
+Kết thúc thẩm thấu: với xoài ra khỏi dung dịch đường, để ráo.
-

Rửa:đun nước sôi,thả xoài vào chần 30 giây-1 phút, vớt ra để ráo.

-

Sấy:
+Xếp các miếng xoài vào khay sấy và đưa vào buồng sấy,sấy ở nhiệt độ 50-60oC
cho đến khi lát xoài đủ độ ẩm yêu cầu,trong thời gian 12-18 h.lấy xoài ra khỏi tủ
sấy, để nguội hoàn toàn.
+Bao gói
+lưu trữ khoảng 9 tháng.

-

Chất lượng sản phẩm cần đạt:

+ Sản phẩm phải có độ ẩm 14-18%
+Thịt xoài hơi co lại, khô, màu vàng nhạt, vị ngọt, hương vị đặc trưng.


-

Dụng cụ, thiết bị:

+dao inox
+nồi inox
+tủ sấy
Chương 2: Tính toán quá trình sấy
2.1 Chọn chế độ sấy.
Để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và chất lượng thì Tác nhân sấy(TNS) phải sạch.Nên
hệ thống sấy cần có bộ calorifer khói khí.Xoài là loại vật liệu có độ ẩm cao nên để đảm bảo
thời gian sấy ngắn thì trong giai đoạn đầu cần tăng cường khả năng bốc ẩm của vật
liệu.nhưng để đảm bảo chất lượng thì giai đoạn sau cần có thời gian sấy dịu để giảm độ ẩm
xuống mức bảo quản .Ta chia quá trình sấy thành 2 giai đoạn.

2.1.1 Giai đoạn I:sấy với tốc độ sấy không đổi.
Nhiệt độ TNS vào,ra: t1 =70oC, t2=35oC
Độ ẩm :ω1=80%, ω2=25%
2.1.2 Giai đoạn II: sấy dịu
Nhiệt độ TNS vào ra: t1’=50oC, t2’=30oC
Độ ẩm: ω1’=25%, ω2’=15%
2.2 Tính cân bằng ẩm.
G1,G2 là khối lượng vật liệu trước và sau mỗi giai đoạn.
W là lượng hơi nước thoát ra từ vật liệu sấy.
2.2.1 Giai đoạn II
Khối lượng VLS ra:G2=1050 kg
Khối lượng VLS vào: G1’=G2’.(1-ω’2)/(1-ω’1)=1050.(1-0,15)/(1-0,25)=1190 kg
Khối lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 h là:
W2=G1-G2=1190-1050=140 kg
2.2.2 Giai đoạn I:
Khối lượng VLS ra: G2=G1=1190 kg
Khối lượng VLS vào: G1=G’1.(1-ω2)/(1-ω1)=1190.(1-0,25)/(1-0,8)=4462,5 kg
Khối lượng ẩm cần bốc hơi: W1=G1-G2=4462,5-1190=3272,5 kg
2.3 Các thông số TNS trước quá trình sấy.(thông số không khí ngoài trời)


Nhiệt độ không khí vào Calorifer: t=27,2 C0
Độ ẩm không khí: φ0=80%
Áp suất hơi bão hòa được tính theo công thức:
Pbh0=exp{12,031-

4026, 42
4026, 42
}=exp{12,031}=0,036 bar
235,5  t
235,5  27, 2

Độ chứa ẩm: d0=0,621. φ0. Pbh0/(Pkq. φ0. Pbh0)=

0,621.0,8.0,036/(0,981-0,8.0,036)=0,018 kg/kgKK
Entanpy: I0=Cpk.t0+d0.(r+Cpk.t0)=1,004.27,2+0,018.(2500+1,842.27.2)=73,21 kj/kg
Nhiệt dung riêng dẫn suất:
Cdx(d0)=Cpk+Cph.d0=1,004+1,842.0,018=1,037 Kj/KgK
2.3.2 Thông số TNS sau calorifer từng giai đoạn.
Giai đoạn I:
d1=d0=0,018 Kg/KgKK
I1=Cpk.t1+d1.(r+Cph.t1)=1,004.70+0,018.(2500+1,842.70)=117,6KJ/Kg
4026, 42
4026, 42
}=exp{12}=0,307 bar
235,5  t1
235,5  70

Pbh1=exp{12-

B.d1
0,981.0, 019
=
=0,095=9,5%
Pbh (0, 621  d1 ) 0,307.(0, 621  0, 018)

Φ1=

Thể tích riêng: V1=R.T1/(B-φ1.Pbh1)=

287.(273  70)
=1,0342 m3/KgKK
0,981  0, 095.0,307

-Giai đoạn 2
d2=d0=0,018 Kg/KgKK
I2=Cpk.t1’+d2.(r+Cph.t1’)=1,004.50+0,018.(2500+1,842.50)=96,857 KJ/Kg
Pbh2=exp{12Φ2=

4026, 42
4026, 42
}=exp{12}=0,122 bar
235,5  t2
235,5  50

B.d 2
0,981.0, 018
=
=0,22 =22%
Pbh 2 (0, 621  d 2 ) 0,122.(0, 621  0, 018)

-Thể tích riêng:V2=R.T2/(B-φ2.Pbh2)=

287.(273  50)
=0,9715 m3/KgKK
0,981  0, 22.0,122

2.4: Quá trình sấy lý thuyết
2.4.1: Giai đoạn I
-Độ chứa ẩm d20 =d1+

I1  1, 004.t2
117, 6  1, 004.35
=0,018+
=0,034 Kgẩm/KgKK
2500  1,842.t2
2500  1,842.35


-Áp suất hơi bão hòa:
Pbh1=exp{12-

4026, 42
4026, 42
}=exp{12}=0,056 bar
235,5  t2
235,5  35

-Độ ẩm tương đối:
Φ20=

B.d 20
0,981.0, 034
=
=0,91=91%
Pbh1 (0, 621  d 20 ) 0, 056(0, 621  0, 034)

-Lượng không khí khô cần thiết:
l=

1
1
=
=62,5 KgKK/Kg ẩm
d 20  d1 0, 034  0, 018

L=l.W=62,5. 3272,5 =294531,25 KgKK
2.4.2 Giai đoạn II
96,857  1, 004.30
I 2  1, 004.t ' 2
-Độ chứa ẩm: d20 = d2+
=0,027 Kg
' =0,018+
2500  1,842.30
2500  1,842.t 2


ẩm/KgKK
-Áp suất hơi bão hòa:
Pbh2=exp{12-

4026, 42
4026, 42
}=0,042 bar
' }=exp{12235,5  t2
235,5  30

-Độ ẩm tương đối:
Φ20’=

0,981.0, 027
B.d 20 '
=0,97=97%
' =
Pbh 2 (0, 621  d 20 ) 0, 042.(0, 621  0, 027)

-Lượng không khí khô cần thiết:
l=

1
1
=
=111,1 KgKK/Kg ẩm
d 20  d 2 0, 027  0, 018
'

L=l.W=62,5.140=15554 KgKK
Chương 3:Tính toán quá trình sấy
3.1 Kích thước khay sấy:
-

Chiều dài: 2m

-

Chiều rộng: 1m

-

Chiều cao: 0,1m

Diện tích khay sấy: Skhay= 2 m2
Diện tích trung bình của miếng xoài: Sxoài=6.10-3 m2(dài 0,12.rộng 0,02)
Mỗi miếng xoài cách nhau 0,02 m


2
=230 (miếng)
0, 02.0,12  6.103

=>trung bình 1 khay có n=

Khối lượng trung bình của 1 miếng xoài là 0,15 kg
=>trung bình 1 khay có khối lượng xoài là: 34,5 kg
Đề bài cần 1050 kg/mẻ => số khay cần là: 1050/34,5=30,43=30 (khay)
Như vậy cần 3 xe ,mỗi xe 10 khay, mỗi khay cách nhau 15 cm
=>chiều cao xe (0,15+0,1).10=2,5 m
Ta chọn vận tốc TNS v=0,25 (m/s)
Tiết diện thông gió của hầm là :
Fk=

3549, 066
=0,394 m2
3600.2,5

Chiều dài buồng sấy d=3.2+0,2.2=6,4 m
Chiều rộng buồng sấy r=1+0,2.2=1,4 m
Chiều cao buồng sấy h=2,5+0,3=2,8 m
3.2 Tính thời gian sấy
- chọn vận tốc tác nhân sấy qua buồng sấy :v=0,25 m/s
- diện tích tiết diện TNS đi qua :Ftd=3,75*4,2=15,75 m2
- lưu lượng TNS qua buồng sấy: Gtns=v*Ftd=0,25*15,75=3,9375 m3/s
3.2.1 Giai đoạn I
- lưu lượng TNS qua quạt :Gq1=

Gtns 3,9375

=3,8 kg/s
V1
1, 0342

- khả năng mang ẩm của quạt:DH20=Gq1*(d20-d1)=3,8*(0,034-0,018)=0,0608
W
3272,5

0, 0608*3600 =14,95 h
H 2 0 *3600

- thời gian sấy LT: tLT1= D

- thời gian sấy thực tế lớn hơn thời gian sấy LT 30%
Do đó thời gian sấy thực tế: tTT1=1,3.14,95=19,435 h
3.2.2 giai đoạn II
- lưu lượng TNS qua quạt: Gq2=

3,9375
=4,05 kg/s
0,9715

- khả năng mang ẩm của quạt: DH20’=Gq2.(d20’-d2)=4,05.(0,027-0,018)=0,03645
W

140

-thời gian sấy LT: tLT2= D ' .3600  0, 03645.3600 =1,067 h
H O
2


- thời gian sấy thực tế lớn hơn thời gian sấy LT 30%
Do đó thời gian sấy thực tế: tTT2=1,067.1,3=1,3871 h
3.2.3 Tổng thời gian sấy:
- Thời gian sấy LT: tLT=tLT1+tLT2=14,95+1,067=16,017 h
- Thời gian sấy TT: tTT=tTT1+tTT2=19,435+1,3871=20,8221 h
3.3 Tính lượng nhiệt tiêu tốn trong quá trình sấy.
3.3.1 Lượng nhiệt cần thiết để bốc ẩm W.
-

Giai đoạn I:

Q I  LI .( I I  I )
1 0
ba
 294531.(117,6  73,21)  1307423KJ
-

Giai đoạn II:

Q II  LII .( I II  I )
1
0
ba
 15554.(96,857  73,21)  367805KJ
3.3.2 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che.
a. Tổn thất qua vách buồng sấy.
chọn vật liệu mặt trong và ngoài của vách là tôn tráng kẽm với độ dày
⌠ton=0,0005 m và hệ số dẫn nhiệt λton=45,5 W/m2K
Với lớp cách nhiệt làm bằng sợi thủy tinh với độ dày
⌠soi=0,02 m và hệ số dẫn nhiệt λsoi=0,051 W/m2K
Vận tốc TNS: v=0,25 m/s
Hệ số dẫn nhiệt theo thực nghiệm:

  6,15  4,17.v  6,15  4,17.0,25  7,1925W/m 2 K
1
Diện tích vách buồng sấy :Fv=3,6.4,2+2.3,75.4,2=46,62 m2
Tổn thất nhiệt qua vách được tính theo CT:

Q  3,6.K .F .(t  t )
V
V f 2 f1
Trong đó:

K

1



1
1
 2. ton  soi 

ton soi 
1
2


t I  t I 70  35
I
Giai đoạn I: t  1 2 
 52,50 C
2
2
f1
t I  t  27,20 C
f2 0
Bài toán của phép lặp với giả thiết tW1= 48,720C chấp nhận với độ chính xác 0,5%.
Mật độ dòng nhiệt truyền từ TNS vào vách:

q'I   .(t I  t I )  7,1925.(52,5  48,72)  27,187W/m2
1 f 1 W1
Nhiệt độ mặt ngoài của vách:
q'I 

tI
tI
W1 W2

� 



2. ton  soi �
� 
soi �
ton


� 


�tI
 tI
 q 'I . �
2. ton  soi �
W2
W1
� 
soi �
ton


� 0, 0005
0, 02 �
�tI
 48, 72  27,187. �
2.

 38, 0570 C

W2
45,5
0,
051



Độ chênh lệch nhiệt độ giữa vách ngoài và môi trường là:

t I  t I  t I  38,057  27,2  10,857
W2 f 2

Nhiệt độ xác định tm bằng:

tI tI
W2 f 2 38,057  27,2
tI 

 32,62850 C
m
2
2
Từ nhiệt độ này ta tìm được các thông số của không khí:



1

I

tm



1
 0,003271
273  32,6285
  2,687.102 W/mK

  16,192.106 m2 / s
Pr  0,70053
g. .l 3.t 9,81.0,003271.1,563.9,447
Gr 

 4,3.109
2
2
16,192.106





Theo tiêu chuẩn Nu trong truyền nhiệt đối lưu tự nhiên:
Nu=C.(Gr.Pr)n=0,135.(4,3.109.0,70053)1/3=194,968


Vì vậy hệ số truyền nhiệt  2 bằng:

I 
2


Nu I . I
l

194,968.2,687.102
 3,358W / m2 K
1,56

Dòng nhiệt đối lưu giữa vách ngoài và môi trường:

q''I   I .t I
2
 3,358.9,447  31,723W/m 2

Sai số giữa q’ và q’’ là:

q 

q ''  q' 31,723  30,7839

 2,9%
q ''
31,723

Sai số này cho phép tính toán tiếp.
Mật độ dòng nhiệt

qI 

q'I  q''I 30,7839  31,723

 31,253W/m2
2
2

Hệ số truyền nhiệt K:

1

KI 

 ton  soi 1
1

2.


I
ton soi  I
1
2
1

 1,205W / m2 K
1
0,0005 0,02
1
 2.


7,1925
45,5 0,051 3,3487

Vậy tổn thất qua vách :

Q I  3,6.K I .F I .(t I  t I )
V
V f1 f 2
 3,6.1,205.5,7408.(52,5  27,2)  642,52 KJ / h

-Giai đoạn II:

t II  t II 50  30
II
2 
t 1
 400 C
2
2
f1
t II  t  27,20 C
f2 0
giả thiết tW1= 38,460C
Mật độ dòng nhiệt truyền từ TNS vào vách:

q'II   .(t II  t II )  7,1925.(40  38,46)  11,076W/m2
1 f 1 W1

Nhiệt độ mặt ngoài của vách:


q'II 

t II  t II
W1 W2
� 
 �

2. ton  soi �
� 
soi �
� ton


� 
 �
� t II  t II  q'II .�2. ton  soi �
W2 W1
� 
soi �
� ton

� 0,0005 0,02 �
0
� t II  38,46 11,076. �2.

� 33,1 C
W2
45,5
0,051



Độ chênh lệch nhiệt độ giữa vách vách ngoài và môi trường là:

t II  t II  t II  33,1  27,2  5,9
W2 f 2

Nhiệt độ xác định tm bằng:

t II  t II
W2 f 2 33,1  27,5
t II 

 30,30 C
m
2
2

Từ nhiệt độ này ta tìm được các thong số của không khí:

1
 0,00329
tm 273  30,3
  2,67.102 W/mK



1



  16,00.106 m2 / s
p r  0,7
g. .l 3.t 9,81.0,00329.1,563.5,9
Gr 

 1,81.109
2
2
16.106





Theo tiêu chuẩn Nu trong truyền nhiệt đối lưu tự nhiên:
NuII=C.(Gr.Pr)n=0,135.(1,81.109.0,7)1/3=146,08
Vì vậy hệ số truyền nhiệt  2II bằng:
Nu II .  II 146, 08.2, 67.10 2
II
α

2



l

 

1,56

 2,5

Dòng nhiệt đối lưu giữa vách ngoài và môi trường:
q’’II=αII2. ΔtII=2,5.5,9=14,75 W/m2
Sai số giữa q’ và q’’ là:
q '' I  q ' I 14, 75  11, 076

 2, 49%
Δq =
q '' I
14, 75
II

Sai số này cho phép tính toán tiếp.
Mật độ dòng nhiệt
q II 

Hệ số truyền nhiệt K:

q ' II  q '' II 14, 75  11, 076

 12,913 W/m2
2
2


1

K II 



1
1
 2. ton  soi 
ton soi  II
 II
1
2
1

 1,1232W / m2 K
1
0,0005 0,02
1
 2.


7,1925
45,5 0,051 2,78499

Vậy tổn thất qua vách :

Q II  3,6.K II .F II .(t II  t II )
V
V
f1 f 2
 3,6.1,1232.5,7408.(40,5  27,2)  308,733KJ / h
a. Tổn thất qua trần.
Diện tích trần: Ftr=1.2=2 m2.

-Giai đoạn I:
Hệ số truyền nhiệt tr  1,3. 2  1,3.3,384  4,3992W/m 2 K
Hệ số truyền nhiệt

Ktr 

1



1
1
 2. ton  soi 

ton soi tr
1
1

 1,3142W / m2 K
1
0,0005 0,02
1
 2.


7,1925
45,5 0,051 4,3543

Vậy tổn thất qua trần:
I
Q I  3,6.Ktr
.FtrI .(t I  t I )
tr
f1 f 2
 3,6.1,3142.2.(52,5  27,2)  239,39 KJ / h

-Giai đoạn II:

II
II
2
Hệ số truyền nhiệt: tr  1,3. 2  1,3.2,847  3,701W/m K
Hệ số truyền nhiệt

II 
Ktr

1



1
1
 2. ton  soi 
ton soi  II
 II
tr
1
1

 1,2385W / m2 K
1
0,0005 0,02
1
 2.


7,1925
45,5 0,051 3,6205


Vậy tổn thất qua trần:

I .F I .(t I  t I )
Q II  3,6.Ktr
tr f 1 f 2
tr
 3,6.1,2385.2(40  27,2)  114,14 KJ / h
b. Tổn thất qua cửa.
Diện tích cửa Fcua=6,4.2,8=17,92 m2
-Giai đoạn I:

I
I
2
Hệ số truyền nhiệt K cua  K  1,2051W/m K
Vậy tổn thất qua trần :

QIc=3,6.Fcua.Kcua.((t1I-t0)-(t2I-t0))=3,6.17,92.1,2051.((70-27,2)-(3627,2))=2643,27 KJ/h
-Giai đoạn II:

II  K II  1,1232W/m2 K
Hệ số truyền nhiệt K cua
Vậy tổn thất qua trần :



 



QcII  3,6.Fcua .K II .�
t II  t  t II  t �
cua �
0
2
0 �
�1

 3.6.3,0576.1,1232.  50  27,2    31  27,2    234,9 KJ / h
c. Tổn thất qua nền bằng tổn thất qua trần.
-Giai đoạn I:

QnenI=QtrI=239,39 KJ/h
-Giai đoạn II:

QnenI=QtrI=114,14 KJ/h
d. Tổng tổn thất qua kết cấu bao che.
-Giai đoạn I:

I  QI  QI
Q I  QvI  Qtr
cua
nen
bc
 642,52  205,749  451  205,749  1505,018 KJ / h
-Giai đoạn II:

II  Q II  Q II
Q II  QvII  Qtr
cua
nen
bc
 308,733  99,955  234,9  99,955  743,543 KJ / h
3.3.3 Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang đi.


-

Giai đoạn I:





QI
 LI .C . t I  t  45871.1,004.(36  27,2)  405279,5KJ
0 pk 2 0
TNS
-

Giai đoạn II:





Q II  LII .C . t II  t  3760.1,004.(31  27, 2)  14345,152 KJ
0 pk 2
0
TNS
3.3.4 Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang đi:
Để tính tổn thất này cho các giai đoạn sấy chúng ta lấy nhiệt độ VLS trước và sau
mỗi giai đoạn sấy nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ trung bình của TNS.
-

Giai đoạn I: Tổn thất do VLS mang qua giai đoạn II.

t I  t II  400 C
V1 f 1
t I  t I  52,50 C
V2 f1
C I  25%   C  Ca  C .
k
k
V
 1,32   4,1816 1,32  .0,25  2,0354 KJ / KgK





Nhiệt lượng do VLS mang qua đi:

QI
 G I .C I    .(t I  t I )
VLS
2 V
v2 v1
 1190.2,0354.(52,5  40)  30276 KJ

-

Giai đoạn II: Tổn thất do VLS mang ra ngoài.

t II  t  27,20 C
V1 0
t II  t I  400 C
V 2 V1
C II  15%   C  Ca  C .
k
k
V
 1,32   4,1816 1,32  .0,14  1,7206 KJ / KgK





Nhiệt lượng do VLS mang qua đi:

Q II  G II .C II  15%  .(t II  t II )
VLS
2 V
v 2 v1
 1050.1,7206.(40  27,2)  23124 KJ
Tổng nhiệt lượng tiêu tốn trong quá trình sấy.
-

Giai đoạn I:

Q  Q Q Q
Q
T
TNS
VNS
ba
bc


QI  QI  QI  QI
 QI
T
TNS
VNS
ba
bc
 1307423  1505,018  405279,5  30276  1,744.106 KJ

-

Q I 1,74.106
I
q  T 
 531,7 KJ / Kga
W
3272,5
1

Giai đoạn II:

Q II  Q II  Q II  Q II  Q II
T
TNS
VNS
ba
bc
 367805  734,543  14345,152  23124  4,06.105 KJ
Q II 4,06.105
II
q  T 
 2900KJ / Kga
W
140
2
Q
ba
3.3.5 Hiệu suất nhiệt của thiết bị sấy.  
Q
T
-

Giai đoạn I:

QI
1307423
 I  ba 
 0,75  75%
6
Q I 1,744.10
T
-

Giai đoạn II:

Q II
367805
 II  ba 
 0,9  90%
5
II
4,06.10
Q
T
3.4 CÂN BẰNG NHIỆT - ẨM CHO QUÁ TRÌNH SẤY THỰC.
3.4.1 Delta từng giai đoạn của quá trình sấy thực.

  Ca .t  q
f
-

Giai đoạn I:

 I  Ca .t I  q I  4,187.53  531,7  309,789 KJ / Kg
f
-

Giai đoạn II:

 II  Ca .t II  q II  4,187.40  2900  2732,52 KJ / Kg
f
3.4.2 Xác định thông số TNS sau quá trình sấy thực.


Độ chứa hơi:

 



C d . t t
d  d  dx 1 2 1
2' 1 �

�r  C ph .t2 � 


-

Giai đoạn I:

  .���t2I  t1I ���

C d
dx 1

dI  dI 
2' 1 �r  C


I
.t I �
� 
ph

2�
1,038.(70  35)
 0,0185 
 0,0243Kga / KgKK
 2500  1,842.35  (3664,247)

-

Giai đoạn II:

 

C d .�
t II  t II �


1
dx

2
1

II
II
d d 
2'
1 �r  C .t II �  II

ph 2 �


1,038.(50  30)
 0,0185 
 0,0217 Kga / KgKK
 2500  1,842.30   (3535,67)
Độ ẩm tương đối:

P.d
2
 
2' P .(0,621  d )
2
bh2
-

Giai đoạn I:

P.d I
'
2
I 
2' P I .(0,621  d I )
'
bh2
2
0,981.0,0242

 0,6311  63,11%
0,0583.(0,621  0,0242)
-

Giai đoạn II:


P.d II
'
2
 II 
2' P II .(0,621  d II )
'
bh2
2
0,981.0,0217

 0,7527  75,3%
0,044.(0,621  0,0217)
Entanpy:

I
-

2'

C

.t  d .( r  C .t )
2'
pk 2
ph 2

Giai đoạn I:

I I  C .t I  d I .(r  C .t I )
pk 2
ph 2
2'
2'
 1,004.35  0,0243.(2500  1,843.35)  97,45 KJ / Kg
-

Giai đoạn II:

I II  C .t II  d II .(r  C .t II )
pk 2
ph 2
2'
2'
 1,004.30  0,0217.(2500  1,842.30)  85,57 KJ / Kg
3.4.3 Lượng không khí khô thực tế.

l
-

1
d 2'  d1

Giai đoạn I:

lI ' 

1
dI dI
2'
1



1
 158,7 Kga / KgKK
0,0243  0,018

LI '  l I '.W I  158,7.3272,5  519345,75 KgKK
-

Giai đoạn II:

l II ' 

1



1
 312,5 Kga / KgKK
0,0217  0,018

d II  d II
2'
1
II
'
II
'
II
L  l .W  312,5.140  43750 KgKK
3.5 Đồ thị

không khí

Giai đoạn I

(KJ/Kg)

φ1=9,5%

1
t1=70oC
tt02=27,2
=35oC

φ=63,11%
0

d1=d00=18
φ0=80%
d2’=24,3
2’

2
d0=34

φ=91%
φ=100%
(g/Kg KK)


Giai đoạn II

(KJ/Kg)
1

φ1=22%

φ2’=75,3%

t1=50oC

2

2’
t2=30oC

φ2=97%

φ=100%

φ0=80%
0

t0=27,2oC

0

d2’=21,7

d1=d0=18

d2=27

(g/KgKK)

Chương 4: Tính chọn calorifer và thiết bị phụ
4.1 Tính chọn calorifer
-Nhiệt độ không khí ngoài t0=27,20C
-Nhiệt độ không khí trong buồng sấy t1=700C
-Chọn ống trong calorifer là chùm ống trơn bằng thép có hệ số dẫn nhiệt

 =46,5W / m.2 K , đường kính ống d2 / d1  53 / 50mm , ống xếp sole với
s  s  2d , vận tốc không khí   1m / s
2
1
2

t  t 27,2  70
 0 1
 48,60 C
tb
2
2

-Nhiệt độ trung bình của không khí t

-Các thông số vật lý của không khí như sau:

 1,1105kg / m3
kk
C p  1,005kJ / kgdo
 =2,793.102W / m.0 K



  17,32.106 m2 / s
pr  0,9895
-Nhiệt lượng Calorifer cần cung cấp :
Q=L. ( I1- I0)=294531.(117,6-73,21)
=13,07.106 KJ/Kg = 3631,73 KW


Diện tích bề mặt truyền nhiệt của calorifer

F
Trong đó:

Q
k.t

(4.13)

k

hệ số truyền nhiệt

t

nhiệt độ trung bình logarit của khói và hơi

Hệ số truyền nhiệt k có thể tính theo vách phẳng

k

1
1 t 1
 
  
1
2

(4.14)

 hệ số tỏa nhiệt của khói
1

Trong đó

 hệ số tỏa nhiệt của không khí
2
t  1,5mm chiều dày của ống thép
 Xác định  2
Ta có tốc độ không khí qua tiết diện hẹp   1m / s
Tiêu chuẩn reynold khi đi qua tiết diện hẹp

Re 

.d
2  1.0,033  1,9.103

17,32.106

Ở đây thỏa điều kiện Re  103 �105 ,
ta có

Nu  0,41.Re0,6 .Pr 0,33 . A. l

(4.15)

Vì s1=s2 nên s1/ s2=1,  l =1 và tiêu chuẩn Pr ít khi thay đổi theo nhiệt độ nên
ta chọn A=1

Nu  0,41. 1,9.103 

0,6

.0,98950,33  37,89

Hệ số tỏa nhiệt của không khí


2,793.102
  Nu.  37,89.
 32W / m 2. K
2
d
0, 033
2
Xác định 1
Lượng khói khô sau buồng đốt


L  L .B  5,64.228,94  1291,22kg / h
kh
k
Nhiệt độ của khói sau buồng đốt

t

t 
k2 k C

Q
.L
pkh kh

(4.16)

Trong đó C pkh nhiệt dung riêng của khói
ở đây là ta chưa biết được nhiệt dung riêng của thép là bao nhiêu nên ta sử dụng
phép tính lặp. Ở lần thử đầu tiên ta chọn

C

pkh =1,32kJ/kgđộ.

2,0385.106
 187,80 C
Khi đó t  1383,8 
k2
1,32.1291,22
Nhiệt độ trung bình của khói t

tbk



1383,8  187,8
 785,40 C
2

ta tìm được C pkh =1,32 kJ/kgđộ. Ta thấy kết quả không phù hợp ở lần chọn tiếp
theo ta chọn C pkh =1,26kJ/kgđộ
Nhiệt độ ở lần này sẽ là t

k2

 1383,8 

Nhiệt độ trung bình của khói t

tbk



2,0385.106
 130,80 C
1,26.1291,22

1383,8  130,8
 757,30 C
2

với nhiệt độ là 757,30 C ta tìm được C pkh =1,26 kJ/kgđộ. Như vậy kết quả tính
của chúng ta là phù hợp.
Các thông số vật lý của khói trong trường hợp này sẽ là



 0,384kg / m3

kh
C
 1,262kJ / kgdo
pkh
 =7,845.102W / m.0 K
kh
  102,9.106 m2 / s
kh
pr  0,615
kh


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×